DE3017347A1

DE3017347A1 - Praezisions-honwerkzeug

Info

Publication number: DE3017347A1
Application number: DE19803017347
Authority: DE
Inventors: Wayne Walter Althen
Original assignee: Sunnen Products Co
Current assignee: Sunnen Products Co
Priority date: 1979-07-30
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1981-02-12
Also published as: GB2054421A; DE3017347C2; CA1132379A; IT8023351A0; FR2462234B1; GB2054421B; FR2462234A1; US4253279A; JPS5621778A; IT1131684B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Präzisions-Honwerkzeug.

Es gibt bereits zahlreiche bekannte Honahlen und Honwerkzeuge. Die meisten bekannten Honahlen arbeiten mit Honsteinen oder ähnlichen Honwerkzeugen, welche während des Honens in Radialrichtung verstellbar sind, um sie bei Erweiterung der Arbeitsfläche und Verschleiß des Werkzeugs in Anlage an der Arbeitsfläche zu halten. Bekannte Honahlen dieser Art sind u.A. in den US-Patentschriften 2 532 682, 2 580 327, 2 580 328, 2 799 127, 2 815 615 und 3 800 482 beschrieben. Die aus diesen Patentschriften allgemein bekannten Honxi/erkzeuge sollen durch die vorliegende Erfindung jedoch nicht verbessert oder ersetzt v/erden. Ein Honwerkzeug anderer Art ist in der US-Patentanmeldung Ser.Ho. 916 518 beschrieben, dieses der vorliegenden Erfindung'näherliegende Honwerkzeug weist einen sich in Axialrichtung konisch erweiternden Bereich auf, welcher ein äußerst genaues Honen und damit die Erzielung sehr genau bearbeiteter Flächen ermöglicht.

Die Erfindung schafft ein Honwerkzeug des zuletzt genannten Typs, welches bei einmaligem Durchgang durch ein Werkstück bzw. durch eine zylindrische oder gerändelte Bohrung die Fertigbearbeitung derselben ermöglicht. Das erfindungsgeraäße Honwerkzeug braucht während des

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ORIGINAL INSPECTED

Honens nicht verstellbar zu sein und hat eine Schleif- oder Arbeitsfläche aus in einem Binder eingebetteten Teilchen eines relativ harten, abriebfesten Schleifmaterials, z.B. Diamantteilchen oder kubische Bornitridteilchen od. dergl.. Derartige Schleifmittel sind bekanntlich zwar sehr teuer, sie sind bei längerem Gebrauch jedoch relativ geringem Verschleiß unterworfen. Zum Ausgleich von Verschleiß sowie in begrenztem Maße zur Veränderung des Durchmessers ist das erfindungsgemäße Honwerkzeug in begrenztem Maße einstellbar, ,-jedoch nicht während der Arbeit. Die Högiichkeit, eine Arbeitsfläche in einem einzigen Durchgang mit großer Genauigkeit fertig zu bearbeiten bietet den Vorteil der schnelleren Fertigbearbeitung, einer gleichmäßigeren Verteilung der Belastung des Werkzeugs, der Vermeidung von hohen Konzentrationen von Belastung und Verschleiß an einzelnen Stellen, des verringerten Kraftaufwands und einer erhöhten Arbeitsgenauigkeit. Durch vorteilhafte Ausführung dos Werkzeugs sina eine beträchtliche Verlängerung der Standzeit sox-zie hohe Arbeitsgeschwindigkeiten erzielbar. Das erfindungsgemäße Honwerkzeug eignet sich insbesondere zum Kalibrieren von Bohrunp;en, z.B. Ventilschaftbohrungen, darunter auch mittels einer in der US-Patentanmeldung 3er.No. 15 706 beschriebenen Vorrichtung gerändelter Bohrungen, sov/ie für zahlreiche andere Ziehschleifarbeiten.

Die Erfindung schafft ein Honwerkzeug zum äußerst

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genauen Bearbeiten und Kalibrieren von Arbeitsflächen bei verbesserter Verteilung der im Betrieb auftretenden Belastungen und mit relativ langer Standzeit. Weiterhin schafft die Erfindung eine Honahle von sehr einfachem Aufbau, welche während des Betriebs nicht nachgestellt zu werden braucht, zum Ausgleich von Verschleiß und zum Verändern des Arbeitsdurchmessers jedoch in begrenztem Maße einstellbar ist. Das erfindungsgemäße Honwerkzeug kann mit sehr kleinen Abmessungen zum Bearbeiten von Bohrungen kleinen Durchmessers hergestellt werden und weist Einrichtungen für die Zufuhr von umlaufenden Schmier- und/oder Kühlmitteln auf. Das erfindungsgemäße Honwerkzeug läßt sich relativ einfach zusammensetzen und einstellen, ist äußerst sicher im Betrieb und neigt nur in geringem Haße zum Fressen oder Festklemmen. Kit dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug lassen sich Bohrungsflächen äußerst genau bearbeiten und kalibrieren. Das erfindungsgemäße Honwerkzeug ist so ausgebildet, daß zwischen seinen einzelnen Teilen kein nennensvierter Schlupf auftreten kann, und daß in einer ersten Phase des Honvorgangs ein stärkerer Materialabtrag stattfindet als in späteren Phasen. Bei dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug ist die Arbeitsbelastung über eine relativ große, an einem Werkstück angreifende Arbeitsfläche verteilt. Zu diesem Zweck hat das im wesentlichen zylindrische Honwerkzeug eine Arbeitsfläche mit wenigstens zwei aneinander anschließenden

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und sich, in unterschiedlichem Maße konisch erweiternden Abschnitten. Dadurch ergibt sich beim Durchgang des Honwerkzeugs durch ein Arbeitsstück eine sehr gleichmäßige Spanverteilung, wobei das Honwerkzeug beim Durchgang durch ein Werkstück nicht oder kaum zum Fressen neigt. Das erfindungsgemäße Honwerkzeug ermöglicht die genaue Bearbeitung von zylindrischen Flächen sowie das Kalibrieren von gerändelten Flächen auch durch relativ ungeübtes Bedienungspersonal,

Somit schafft die Erfindung eine Präzisions-Honahle mit einem Honwerkzeug in Form einer etwa rohrförmigen Buchse, welche eine äußere Arbeitsfläche, eine sich in axialer .Richtung konisch erweiternde Innenfläche, einen die Wandung der Buchse über die gesamte Länge durchsetzenden Schlitz und eine auf die Arbeitsfläche aufgebrachte Beschichtung aus einem relativ harten, abriebfesten Schleifmittel. Die äußere Arbeitsfläche weist einen von einem Ende ausgehenden ersten, sich in einem bestimmten Maße konisch erweiternden Abschnitt, einen an den ersten anschließenden, sich in einem geringeren Maße konisch erweiternden zweiten Abschnitt und einen dem ersten Abschnitt gegenüber an den zweiten Abschnitt anschließenden, sich konisch verjüngenden dritten Abschnitt, wobei die stärkere konische Erweiterung des ersten Abschnitts im Betrieb einen stärkeren Materialabtrag bewirkt als die geringere konische Erweiterung des zweiten Abschnitts.

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Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer bekannten Honahle gemäß der US-Patentanmeldung Mr. 916 518,

Fig. 2 eine Teil-Seitenansicht eines Honwerkzeugs der Honahle nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer ein im wesentlichen rohr- oder buchsenförmiges Honwerkzeug aufweisenden Honahle in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4- eine Teil-Seitenansicht eines buchsenförmigen Honwerkzeugs in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine vergrößerte und stark übertrieben dargestellte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs bei der Bearbeitung der Bohrung etwa eines hydraulischen Steuerschiebers,

Fig. 6 eine grafische Darstellung des Durchmessers einer Bohrung und des Materialabtrags beim Honen einer gerändelten Bohrung,

Fig. 7 eine vergrößerte und stark übertrieben dargestellte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs bei der Bearbeitung einer gerändelten Bohrung und

Fig. 8 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht der Wandung einer gerändelten Bohrung mit einer die Tiefe des ■ Materialabtrags beim Honen bezeichnenden Linie.

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Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind aus der US-Patentanmeldung 916 518/78 entnommen und entsprechen den Figuren 3 und 4 dieser Patentanmeldung, auf welche hier insoweit bezug genommen wird.

Eine in Fig. 1 dargestellte Honahle 100 hat einen Schaft 102 mit einem zylindrischen Teil 104 für die Befestigung an einer Honmaschine, sowie ein sich konisch verjüngendes Teil 106 mit einer darin geformten Längsnut 108. Das sich konisch verjüngende Teil 106 des Schafts trägt ein buchsenförmiges Honwerkzeug 110 und ein Führungsteil 112, welche durch einen Keil 114 gegen Verdrehung gesichert sind. Der T-formige Keil 114 befindet sich in Eingriff mit Ausschnitten 116, 118 in den Enden des Honwerkzeugs 110 bzw. des Führungsteils 112 und sitzt mit einem Teil in der Nut 108 des sich verjüngenden Schaftteils 106. Das Honwerkzeug 110 ist aus einem relativ festen, zähen und in begrenztem Maße federelastischen Metall und weist einen sich in einer Schraubenlinie über seine volle Länge erstreckenden Schlitz auf, welcher ein begrenztes Erweitern und Zusammenziehen des Honwerkzeugs ermöglicht.

Das Führungsteil 112 hat einen sich über seine volle Länge erstreckenden Axialschlitz 120 und eine Anzahl von sich über die volle Länge erstreckenden Nuten 123, von denen lediglich eine dargestellt ist. Ferner hat das Führungsteil 112 eine sich konisch erweiternde

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Innenflache 122, welche mit dem sich konisch verjüngenden Schaftteil 106 zusammenwirkt. Da eine gewisse Verstellbarkeit notwendig ist, sind die Teile der in Fig. 1 gezeigten Honahle relativ kurz und damit steif, xrobei jedoch gleichwohl ein axiales und radiales Verstellen des Honwerkzeugs 110 möglich ist. Zu diesem Zweck hat die Honahle 100 eine Einstellschraube 124· mit einem Zopf 126 und einem Gewindeschaft 128, welcher in eine axiale Gewindebohrung 129 im Ende des sich konisch verjüngenden Schaftteils 106 geschraubt ist. Eine Ringscheibe 130 sitzt in einer im Führungsteil 112 geformten lassung 132 zwischen dem Kopf 126 der Einstellschraube 124· und dem Führungsteil 112, um die Reibung zwischen diesen beiden Teilen zu verringern, wenn sich das Führungsteil 112 durch Verstellen der Schraube 124-erweitert. Durch Betätigung der Einstellschraube 124-läßt sich das Führungsteil 112 ebenso wie das Honwerkzeug 110 in begrenztem Maße radial erweitern, was durch den Schlitz 120 und die Nuten 123 erleichtert ist. Die Nuten 123 sind in Abständen im Umfang des Führungsteils 112 geformt, um das Erweitern oder Zusammenziehen desselben beim Verstellen zu erleichtern.

Bei Betätigung der Einstellschraube 124- wird das Honwerkzeug 110 über seine gesamte Länge in gleichem Maße radial erweitert, so daß der Unterschied zwischen dem Durchmesser des Führungsteils 112 und dem größten Durchmesser 133 des Honwerkzeugs konstant bleibt.

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Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für ein genaues Arbeiten der Honahle.

Die Endflächen 134-, 136 des Führungsteils 112 bzw. der Einstellschraube 124- sind vorzugsweise mit einer Strichteilung oder sonstigen Markierungen versehen, an denen das Ausmaß der Verstellung ablesbar ist. In der vorstehend beschriebenen Weise läßt sich der Arbeitsdurchmesser der Honahle in einem begrenzten Maße verstellen, beispielsweise um einige Hundertstel Millimeter oder mehr. Falls dabei jedoch das Honwerkzeug zu stark erweitert wird, besteht die Gefahr, daß es sich anschließend nicht wieder auf den ursprünglichen Durchmesser zusammenziehen kann, womit es gegebenenfalls unbrauchbar würde. Zum Honen von Bohrungen mit beträchtlich verschiedenen Durchmessern sind deshalb gesonderte Honahlen und/oder buchsenförmige Honwerkzeuge notwendig.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Honwerkzeugs 110 mit dem sich in einer Schraubenlinie von einem Ende zum anderen erstreckenden Schlitz 115· Die Außenfläche 14-0 des Honwerkzeugs trägt eine Schleifmittelschicht 14-2 z.B. aus in einem Binder eingebetteten Diamantteilchen oder kubischen Bornitridteilchen. In der Außenfläche 140 ist außerdem eine in einer Schraubenlinie verlaufende, relativ flache Nut 144 geformt, welche der Zufuhr eines Schmiermittels dient und zu

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einer Verkleinerung der mit dem Schleifmittel zu beschichtenden Oberfläche beitragen kann.

Fig. 3 zeigt eine Honahle 200 mit einem Anschlußteil für die Befestigung an einer Honmaschine, einem zylindrischen Schaftteil 204- und einem sich konisch verjüngendem Schaftteil 206, auf welchem ein im wesentlichen buchsenförmiges Honwerkzeug 208 sitzt. Dieses ist das wesentlichste Teil der Honahle und hat, wie man in Pig. 4- erkennt, an seiner Außenseite in Schrauben- · linien von einem Ende zum anderen verlaufende Schmiernuten 2Ί0 sowie einen sich in einer Schraubenlinie oder in Axialrichtung über die volle Länge erstreckenden Schlitz 214-, welcher das Erweitern und Zusammenziehen des Honwerkzeugs beim Verstellen desselben auf dem sich konisch verjüngenden Teil 206 des Schafts ermöglicht. Im Hinblick auf die Erfindung kommt es insbesondere auf die Form des Honwerkzeugs 208. und auf die Gestaltung seiner äußeren Arbeitsfläche an. Diese ist stark übertrieben in Fig. 5 "und 7 dargestellt. Diese Figuren zeigen das Honwerkzeug beim Kalibrieren einer Grate aufweisenden bzw. einer gerändelten Bohrung. Zur Honahle gehört ferner ein buchsenförmiges Führungsteil 215 mit einem längsschlitz 216, welcher das Erweitern und Zusammenziehen des Führungsteils ermöglicht. Ein T-förmiger Keil 217 sitzt mit einem länglichen Querstück 217A in einer eine gleichmäßige Tiefe aufweisenden Nut 207 in cLem sich konisch verjüngenden Schaft-

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teil 206 und befindet sich mit einem auswärts hervorstehenden Schenkel 217B in Eingriff mit einem axialen Ausschnitt 209 im Ende des Honwerkzeugs 208, so daß er dieses gegen Verdrehung relativ zum Schaftteil 206 sichert. Im Ende des Eührungskeils 215 kann ein weiterer Ausschnitt für den Schenkel 217B des Keils 217 geformt sein, dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, da das Führungsteil nicht wie bei bekannten Honahlen auf den Schaft aufgeschraubt ist.

Wie man in !Pig. 5 erkennt, hat das buchsenförmige Honwerkzeug 208 einen von seinem vorderen Ende 220 ausgehenden, sich in Axialrichtung konisch erweiternden ersten Abschnitt 218 und einen von diesem ausgehenden, sich in Axialrichtung bis zu einer Stelle 224 größten Durchmessers konisch erweiternden zweiten Abschnitt 222. Der Durchmesser des Honwerkzeugs an der Stelle 224 bestimmt den Durchmesser einer mittels der Honahle fertig bearbeiteten Bohrung. An die Stelle 224 größten Durchmessers schließt sich ein sich in Eichtung auf das hintere Ende des Werkzeugs 208 konisch verjüngender dritter Abschnitt 226 an. Die konische Erweiterung des ersten Abschnitts 218 ist steiler oder stärker als die des zweiten Abschnitts 222, so daß beim Einführen des vorderen Endes 220 des drehend angetriebenen Honwerkzeugs 208 in eine Bohrung 230 eines Werkstücks der größere Teil des Materialabtrags im Bereich des ersten Abschnitts 218 des Bohrwerkzeugs 208 erfolgt. Anschlie-

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Bend greift dann der sich flacher oder langsamer erweiternde zweite Abschnitt 222 an der Wandung der Bohrung an, wodurch der Materialabtrag langsamer fortschreitet, bis der Soll-Durchmesser der Bohrung beim Durchgang der höchsten Stelle 224 des Honwerkzeugs erreicht ist. Beim weiteren Vorschub des Honwerkzeugs 208 durch die Bohrung findet aufgrund der Verjüngung des dritten Abschnitts kein oder kein nennenswerter Materialabtrag mehr statt. Aufgrund dieser Gestaltung des Honwerkzeugs tritt die größte Belastung, der stärkste Materialabtrag und der stärkste Verschleiß an dem sich steiler erweiternden ersten Abschnitt 218 auf. An dem sich flacher erweiternden zweiten Abschnitt 222 bleiben sowohl der Materialabtrag als auch die Belastung und der Verschleiß geringer. Dabei ist es jedoch der zweite Abschnitt 222 bis zur Stelle 224 des größten Durchmessers, ^reicher den Durchmesser der fertig bearbeiteten Bohrung bestimmt. Daraus ergeben sich besonders günstige Arbeitsbedingungen im Hinblick auf Arbeitsgenauigkeit sowie auf die Standzeit des Honwerkzeugs 208. Zum Ausgleich von Verschleiß und/oder zum Verstellen des Arbeitsdurchmessers einschließlich des Durchmessers an der höchsten Stelle 224 ist das Honwerkzeug 208 auf dem sich verjüngenden Schatteil 206 einstellbar. Dadurch ermöglicht die erfindungsgemäße Honahle ein äußerst genaues Kalibrieren von Bohrungen.

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Die erfindungsgemäße Honahle, insbesondere das Honwerkzeug 208, eignet sich insbesondere für die genaue Bearbeitung von Bohrungen kleinen Durchmessers sowie von Bohrungen mit gerändelter Wandung, z.B. von in einem Zylinderkopf geformten Bohrungen für die Führung von Ein- und Auslaßventilen. Bei derartigen Bohrungen kann der Durchmesser zunächst durch Rändeln verkleinert werden, beispielsweise unter Verwendung eines in der US-Patentanmeldung 15 706 beschriebenen Rändelwerkzeugs. Fig. 8 zeigt eine stark vergrößerte Schnittansicht der auf diese Weise gaändelten Wandung einer Bohrung. Hach dem Rändeln der Bohrung können die höheren Erhebungen der gerändelten Fläche mittels der Honahle und eines darauf sitzenden Honwerkzeugs von geeigneten Abmessungen abgetragen werden, um die Bohrung auf den ursprünglichen Durchmesser im neuen Zylinderkopf zu kalibrieren, so daß keine Ventile mit Übermaß aufweisenden Schäften eingesetzt zu werden brauchen. Diese Bearbeitung ist mit dem beschriebenen Werkzeug äußerst genau in einem einzigen Durchgang durch die Bohrung durchführbar. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die konische Erweiterung der Abschnitte 218 und 222 des Werkzeugs für die Bearbeitung von gerändelten Ventilführungsbohrungen und ähnliche typische Arbeiten vorzugsweise sehr flach verläuft»

Im praktischen Gebrauch hat es sich gezeigt, daß eine Optimierung aller Betriebsbedingungen wie Materialab-

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trag, Belastung der Honahle, eine gleichmäßige Verteilung von Belastungen und Verschleiß über das gesamte Werkzeug und ein möglichst niedriger Antriebs-Kraftbedarf bei Verwendung eines sich in einem einzigen Abschnitt durchgehend erweiternden Honwerkzeugs zum Honen einer Bohrung auf einen bestimmten Durchmesser nicht erzielbar ist, insbesondere wenn in der zu bearbeitenden Bohrung ein oder mehrere Grate vorhanden sind oder wenn die Bohrung vor dem Honen zur Verkleinerung des effektiven Durchmesser gerändelt wurde. Wird in solchen Fällen ein sich in einem einzigen Abschnitt relativ geringfügig erweiterndes Honwerkzeug verwendet, so besteht die Gefahr, daß sich das an den Graten bzw. der Rändelung abgetragene Metall am vorderen Bereich des Werkzeug festsetzt, sofern dieses nicht unzuträglich lang ist. Das abgetragene Metall kann die Wandung der Bohrung anfressen oder durch Reibung damit verschweißt werden, was zur Zerstörung des Werkzeugs und des Werkstücks führen kann. Bei einem kürzeren, sich in steilerem Winkel erweiternden Werkzeug verteilen sich, die von Graten oder einer Rändelung abgetragenen Metallspäne zwar über einen breiteren Bereich des Werkzeugs, wobei sie jedoch dazu neigen, sich in einem relativ schmalen Bereich nahe der höchsten Stelle zwischen den Schleifmittelteilchen festzusetzen. Dies führt zu erhöhter Belastung und verstärktem Verschleiß des Werkzeugs bei entsprechend erhöhtem Antriebs-Kraftbedarf.

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Zur Vermeidung dieser und anderer Nachteile eignet sich insbesondere ein buchsenförmiges Honwerkzeug mit mehreren sich in unterschiedlichem Maße erweiternden Abschnitten, insbesondere mit einem sich ziemlich steil erweiternden ersten und einem sich flacher erweiternden zweiten Abschnitt. Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug sind zwei solche Abschnitte in einem buchsenförmigen Körper kombiniert. Dabei greift der sich steiler erweiternde erste Abschnitt als erster am Werkstück an, wodurch sich die abgetragenen Metallspäne über einen relativ breiten Bereich des Werkzeugs verteilen, während sich die von dem zweiten, sich flacher erweiternden Abschnitt abgetragenen Metallspäne über einen noch breiteren Bereich verteilen und sich nicht im Bereich der höchsten Stelle ansammeln. Nachstehend sind die Ergebnisse von Versuchen mit verschiedenen, sich in einem oder mehreren Abschnitten erweiternden Honwerkzeugen angegeben. In einem Falle wurde ein sich in einer einzigen, relativ flachen Stufe erweiterndes Werkzeug zum Honen der einige Grate aufweisenden Bohrung eines hydraulischen Steuerschiebers verwendet. In einem anderen Falle wurde ein sich in einem einzigen Abschnitt relativ steil erweiterndes Honwerkzeug benutzt, und in einem v/eiteren Falle ein sich in zwei Abschnitten erweiterndes Werkzeug. In einem weiteren Beispiel ist ein buchsenförmiges Honwerkzeug zum Bearbeiten von vor dem Honen gerändelten Ventilführungsbohrungen beschrieben.

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Beispiel. I: Bohrung eines hydraulischen Steuerschiebers mit Graten (Fig. 5)·

Solldurchmesser 15*875 mm

Ausgangsdurchmesser Vollmetall 15?824- mm

Effektiver Durchmesser der Grate 15?672 mm a) Flache Erweiterung in einem

Abschnitt, Länge des Honwerkzeugs 95*25 mm

Erweiterung: 0,01 mm/cm über

88,9 mm Länge

Verjüngung am hinteren Ende: 0,02 mm/cm über

6,35 mm.

Das Werkzeug war im Hinblick auf die Erzielung der bestmöglichen Spanverteilung, der längstmöglichen Standzeit und den geringstmöglichen Antriebsbedarf beim Abtragen von ca. 0,05 bis ca. 0,075 mm des vollen Metalls entworfen. Bei einer konischen Erweiterung von insgesamt nur ca. 0,089 mm hatte das vordere Ende einen Durchmesser von 15*78 mm, d.h. also um ca. 0,11 mm größer als der effektive Durchmesser der Grate. Die über diese 0,11 mm abgetragenen Späne konzentrierten sich nahe dem vorderen Ende des Werkzeugs und verursachten eine Belastung, welche zum Fressen und schließlich zur Zerstörung des Werkzeugs führte,
b) Steilere Erweiterung in einem Abschnitt, Länge des Werkzeugs 95»25 mm Erweiterung: 0,023 mm/cm über

_v 88,9 mm Länge

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Verjüngung am hinteren Ende: 0,02 mm/cm über

6,35 mm Länge.

Dieses Werkzeug war im Hinblick auf eine Verteilung der abgetragenen Späne über die gesamte Länge ausgelegt. Bei einer Erweiterung von insgesamt etwa 0,2 mm verteilten sich die Späne beim Eindringen des vorderen Endes in die Grate über ca. 66,675 mm der Länge des Werkzeugs, bevor dies am vollen Metall angriff. Die Späne des vollen Metalls verteilten sich dagegen über einen relativ schmalen Bereich von ca» 22,225 mm nahe der den größten Durchmesser aufweisenden Stelle des Werkzeugs. Dies bewirkte eine erhöhte Belastung des Werkzeugs bei verkürzter Standzeit und gegenüber der vorstehend beschriebenen Ausführungsform mit geringerer Erweiterung beträchtlich erhöhtem Antriebskraftbedarf.

c) Erweiterung in zwei Abschnitten

Länge des Werkzeugs 95?25 mm

Erweiterung des ersten Abschnitts: 0,04 mm/cm über

38,1 mm Länge

Erweiterung des zweiten Abschnitts: 0,01 mm/cm über

50,08 mm Länge

Verjüngung des dritten Abschnitts: 0,02 mm/cm über

6,35 mm Länge.

Die Erweiterung des Werkzeugs betrug über beide Abschnitte insgesamt etwa 0,2 mm. Beim Eindringen des Werkzeugs in die Grate verteilten sich die dabei abge-

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tragenen Späne gleichmäßig über die ersten 38,1 mm der Länge des Werkzeugs. Die vom vollen Metall abgetragenen Späne verteilten sich dann relativ gleichmäßig über die weiteren 50,8 mm des Werkzeugs, womit die günstigsten Eigenschaften der unterschiedlich steilen Erweiterung erzielt wurden.

Beispiel 2: Durch Bändeln verengte Ventilführungsboh-

rungen ;

Solldurchmesser: 8,732 mm

Ausgangsdurchmesser: 8,750 mm

Durchmesser der Rändelung: 8,509 mm.

Da der Ausgangsdurchmesser nur um ca. 0,02 mm größer ist als der Solldurchmesser, wird beim Honen einer gerändelten Bohrung kein volles Metall abgetragen (Fig. 7j 8). Bei Annäherung an den Solldurchmesser trägt das Werkzeug jedoch ein zunehmendes Spanvolumen ab (I"ig. 6). Dies erfordert eine flachere Erweiterung, d.h. eine langsamere Zunahme des Durchmessers. Diese Forderung wird von einem Werkzeug mit den folgenden Merkmalen erfüllt:

Länge des Honwerkzeugs 76* 2 mm

Steilere Erweiterung . 0,048mm/cm über

38,1 mm Länge Flachere Erweiterung: . 0,016 ram/cm über

31»75 mm Länge Verjüngung am hinteren Ende: 0,02 mm/cm über

6,35 mm Länge.

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Außer zum Honen von gerändelten Ventilfuhrungsbohrungen kann das sich in zwei Abschnitten erweiternde Werkzeug zum Honen von Bohrungen in Ersatzführungen verwendet werden, deren Ausgangsdurchmesser um bis zu 0,038 mm kleiner ist als der Solldurchmesser. Das vorstehend beschriebene, sich in zwei Abschnitten erweiternde Honwerkzeug eignet sich neben dem Honen von gerändelten Bohrungen oder Bohrungen mit Graten auch zum Honen von anderen, eine unebene Wandung aufweisenden Bohrungen, wobei sich der Vorteil eines erhöhten Materialabtrags ergibt.

Die Erweiterung bzw. Durchmesservergrößerung in den einzelnen Abschnitten des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs, die Länge der sich unterschiedlich erweiternden Abschnitte, der zu erzielende Arbeitsdurchmesser, die Art der zu honenden oder zu kalibrierenden Oberfläche, die Art des zu bearbeitenden Metalls sowie die Art und die Abmessungen der die Arbeitsfläche bildenden Schleifmittelt eilchen sind im Rahmen der Erfindung abwandelbar, wobei sich gewisse Einflüsse auf das erzielte Ergebnis bemerkbar machen können. Im Rahmen der Erfindung kommt es auf die Verwendung einer sich in zwei Abschnitten erweiternden Arbeitsfläche, vorzugsweise in Kombination mit einer Verjüngung am hinteren Ende, zur Erzielung der vorstehend erläuterten vorteilhaften Ergebnisse an.

Pig. 6 zeigt in grafischer Darstellung die Veränderung

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des Durchmessers beim Honen. Daraus ist zu ersehen, daß bei einer Zunahme des Durchmessers von 50% der insgesamt vorgesehenen Vergrößerung erst ein relativ kleiner Anteil des insgesamt abzutragenden Materialvolumens abgetragen ist. Dies ist in Fig. 6 durch den schraffierten Bereich dargestellt. Bei der weiteren Vergrößerung des Arbeitsdurchmessers auf den Solldurchmesser, d.h. während der zweiten Hälfte des Honvorgangs wird ein beträchtlich größeres Materialvolumen abgetragen, obgleich die Vergrößerung des Durchmessers die. gleiche ist, wie durch den nicht schraffierten Bereich dargestellt. In Fig. 6 ist der Ausgangsdurchmesser einer gerändelten Bohrung durch den Hullpunkt der linken senkrechten Linie dargestellt. Das rechtsseitige Ende der waagerechten Linie entspricht dem durch das Honen zu erzielenden Solldurchmesser. Aus der Darstellung in Pig. 6 ist zu erkennen, daß der größte Anteil des Materialabtrags während der zweiten Hälfte des Honvorgangs stattfindet. Die grafische Darstellung in Fig. 6 bezieht sich insbesondere auf eine gerändelte Fläche der in Fig. 8 dargestellten Art. Für andere Flächen, z.B. eine Grate aufweisende Fläche der in Fig. 5 gezeigten Art, ergibt sich eine andere Form der grafischen Darstellung. In jedem Falle nimmt das Volumen der abgetragenen Späne mit dem Fortschreiten des Honvorgangs und mit Vergrößerung des Durchmessers zu. Diese Bedingungen sind insofern sehr vorteilhaft, als dadurch übermäßige Belastungen sowie ein hoher Antriebsbedarf vermieden werden.

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Fig. 7 zeigt eine weitere beträchtlich vergrößerte und übertrieben dargestellte Schnittansicht ähnlich Jig. 5· Man erkennt ein buchsenförmiges Honwerkzeug 208 bei der Bearbeitung einer gerändelten Bohrungsfläche. Die waagerechte Abmessung des Werkzeugs ist in Fig. 7 auf das Doppelte vergrößert, während die senkrechten Abmessungen des Werkzeugs und des Werkstücks auf das Hundertfache vergrößert sind. Bei der in Fig. 7 dargestellten Bohrung hadelt es sich um eine gerändelte Ventilführungsbohrung der vorstehend beschriebenen Art. Man erkennt in Fig. 7 besonders gut den Fortgang des Materialabtrags von der gerändelten Bohrungsfläche unter dem Angriff der sich in verschiedenem Maße erweiternden Abschnitte des Werkzeugs. Das beschriebene Werkzeug kann jedoch auch zum äußerst genauen Honen von Bohrungen der verschiedensten Arten und Abmessungen verwendet werden, d.h. zum Honen von Bohrungen sowohl mit gerändelten als auch mit zylindrischen Flächen.

In den meisten praktischen Anwendungsfällen für sich in zwei Abschnitten in unterschiedlichem Maße konisch erweiternde Honwerkzeuge der beschriebenen Art liegt die konische Erweiterung der einzelnen Abschnitte innerhalb bestimmter Bereiche. Bei dem sich stärker erweiternden Abschnitt, welcher in größerem Maße zur Vergrößerung des Durchmessers beiträgt, erbringt eine Erweiterung im Bereich von ca. 0,01 bis 0,1 mm/cm Werkzeuglänge sehr gute Ergebnisse. Für den sich in gerin-

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gerem Maße erweiternden Abschnitt liegt die Erweiterung vorzugsweise im Bereich zwischen ca. 0,001 und 0,04- mm/cm Werkzeuglänge. Wie vorstehend angedeutet, ist die Wahl der für bestimmte Zwecke geeigneten Durchmesserzunahme oder Erweiterung weitgehend abhängig von der Länge des Werkzeugs, der Länge der sich in unterschiedlichem Maße erweiternden Abschnitte, den Abmessungen der Bohrung, dem Vorhandensein von Graten und anderen Unebenheiten, dem verwendeten Schleifmittel, dem zu honenden Metall und anderen Faktoren.

Somit schafft die Erfindung eine Honahle bzw. ein Honwerkzeug, welches den an es gestellten Forderungen in hohem Maße genügt. Dabei ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern erlaubt die verschiedensten Änderungen und Abwandlungen derselben im Rahmen der Ansprüche.

Ende der Beschreibung

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L e e r s e i t e

Claims

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

DIPL.-ING. SCHWABS DR. DR. SANDMAIR 3017347

PATENTANWÄLTE

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte $0 828 ■ 0, M_aj 1980

Sunnen Products Company

7910 Manchester Avenue, St. Louis, Missouri 63143 ü. S. A.

Präzisions-Honwerkzeug

/1.I Honwerkzeug zum Ziehschleifen von Bohrungsflächen, gekennzeichnet durch eine rohrförraige Buchse (208) mit einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden ersten Ende, einer sich von einem zum anderen Ende konisch erweiternden Innenfläche, einem die Wandung der Buchse durchsetzenden, das Erweitern und

t (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: a»«,i *. * * Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG d 030087/0615 Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

ORIGINAL INSPECTED

Zusammenziehen derselben ermöglichenden Schlitz und einer eine Beschichtung aus Teilchen eines relativ harten, abriebfesten Schleifmaterials tragenden äußeren Arbeitsfläche mit einem sich konisch erweiternden, sich von dem den kleineren Durchmesser aufweisenden ersten Ende zu einer Stelle größeren Durchmessers am mittleren Teil der Buchse erstreckenden ersten Abschnitt (218) und einem an der Stelle des größeren Durchmessers an den ersten Abschnitt anschließenden, sich in Richtung auf ein einen noch größeren Durchmesser (224-) aufweisendes gegenüberliegendes Ende konisch erweiternden zweiten Abschnitt (222), wobei der Winkel der konischen Erweiterung des ersten Abschnitts größer ist als derjenige des zweiten Abschnitts, so daß der vom ersten Abschnitt bewirkte Materialabtrag an einer Bohrungsfläche größer ist als der vom zweiten Abschnitt bewirkte und der endgültige Durchmesser der fertig gehonten Bohrungsfläche durch das den größeren Durchmesser aufweisende Ende des zweiten Abschnitts bestimmt ist.
2. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ eichnet, daß die äußere Arbeitsfläche einen an dem den größeren Durchmesser aufweisenden Ende (224) an den zweiten Abschnitt (222) anschließenden Abschnitt (226) aufweist, welcher sich in Richtung auf das gegenüberliegende Ende der Buchse (208) konisch verjüngt.

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3. Honwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch. gekennzeichnet, daß in der äußeren Arbeitsfläche eine sich im wesentlichen von einem Ende der Buchse (208) zum anderen erstreckende, entlang einer Schraubenlinie verlaufende Nut (210) geformt ist.
4. Honwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Arbeitsfläche ihren größten Durchmesser am Übergang (224) vom zweiten zum dritten Abschnitt (222 bzw. 226) hat.
5- Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ■ ζ e i chnet, daß die konische Erweiterung des ersten Abschnitts (218) ca. 0,1 bis 0,01 mm/cm und die des zweiten Abschnitts ca. 0,04 bis 0,001 mm/cm beträgt.
6. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Arbeitsfläche Diamantteilchen in einem Binder enthält.
7· Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η · ζ e i chnet, daß die äußere Arbeitsfläche kubische Bornitridteilchen in einem Binder enthält.
8ο Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Buchse (208) aus einem relativ harten, etwas elastischen Werkstoff ist.
9· Honwerkzeug zum Ziehschleifen von Bohrungsflächen, gekennzeichnet durch eine rohrförmige

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Buchse (208) mit einem ersten und einem zweiten Ende, einer sich zwischen den Enden erstreckenden, sich konisch erweiternden Innenfläche, einem die Wandung der Buchse durchsetzenden, das Erweitern und Zusammenziehen derselben ermöglichenden Längsschlitz (210) und einer Teilchen eines Schleifmittels in einem Binder aufweisenden äußeren Arbeitsfläche mit einem sich von einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Ende nahe dem ersten Ende der Buchse zu einem einen größeren Durchmesser aufweisenden, gegenüberliegenden Ende im mittleren Bereich der Buchse erstreckenden, sich konisch erweiternden ersten Abschnitt (218), einem mit einem Ende kleineren Durchmessers an das Ende größeren Durchmessers des ersten Abschnitts anschließenden, sich konisch zu einer-in gewissem Abstand zum zweiten Ende der Buchse liegenden Stelle (224) größeren Durchmessers erweiternden zweiten Abschnitt, wobei der konische Erweiterungswinkel des ersten Abschnitts großer ist als der des zweiten Abschnitts, und mit einem an das den größeren Durchmesser aufweisende Ende des zweiten Abschnitts anschließenden, sich in Eichtung auf das zweite Ende der Buchse konisch verjüngenden dritten Abschnitt (226).
10. Honwerkzeug nach Anspruch 9_? dadurch gekennzeichnet, daß in der äußeren Arbeitsfläche eine relativ flache, sich in einer Schraubenlinie von einem Ende der Buchse zum anderen erstreckende Nut (210) geformt ist.

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11. Honwerkzeug nach Anspruch 9i dadurch g e k e η η zeichnet, daß die konische Erweiterung des ersten Abschnitts (218) der Buchse (208) ca. 0,1 bis 0,01 mm/cm und die des zweiten Abschnitts (222) ca. 0,04- bis ca. 0,001 mm/cm beträgt.
12. Honahle zum Tiehschleifen von Bohrungen in einem Werkstück, gekennzeichnet durch einen Schaft (200) mit einem ersten Abschnitt (202) für die Befestigung an einer Honmaschine und einem mit dem ersten Abschnitt einstückigen zweiten Abschnitt (206), welcher in axialer Richtung konisch verjüngt ist und in seinem mittleren Bereich eine Nut (207) aufweist, durch eine Buchse (208) mit einem ersten, einen Ausschnitt (209) auf v/eisenden, und einem diesem gegenüberliegenden zweiten Ende, einer sich zwischen den Enden erstreckenden Innenfläche, welche sich entsprechend der konischen Verjüngung des zweiten Abschnitts des Schafts konisch erweitert, so daß die Buchse in Flächenkontakt auf den zweiten Abschnitt des Schafts aufsetzbar ist, einem die Wandung der Buchse über deren Länge durchsetzenden, bei Axialbewegung der Buchse auf dem zweiten Abschnitt des Schafts das Erweitern und Zusammenziehen derselben ermöglichenden Schlitz (214) und mit einer sich im wesentlichen über die gesamte Länge der Buchse erstreckenden, aus in einem Binder eingebetteten Teilchen eines Schleifmittels gebildeten äußeren Arbeitsfläche mit einem sich konisch erweiternden, nahe dem

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ersten Ende der Buchse einen kleineren und in einem mittleren Bereich der Buchse einen größeren Durchmesser aufweisenden ersten Abschnitt (218), einem am größeren Durchmesser des ersten Abschnitts an diesen anschließenden, sich zu einer in gewissem Abstand vom zweiten Ende der Buchse liegenden Stelle (224) größeren Durchmessers konisch erweiternden zweiten Abschnitt (222), wobei der konische Erweiterungswinkel des ersten Abschnitts größer ist als der des zweiten Abschnitts, und mit einem an der Stelle größeren Durchmessers des zweiten Abschnitts an diesen anschließenden, sich zu einer Stelle kleineren Durchmessers nahe dem zweiten Ende der Buchse konisch verjüngenden dritten Abschnitt (226), und durch ein IPührungsteil (215) mit einer sich konisch erweiternden, der konischen Verjüngung des zweiten Abschnitts des Schafts komplementären Innenfläche, einer am ersten Ende der Buchse in Anlage bringbaren Stirnfläche und einem sich über seine Länge erstrekkenden, das Erweitern und Zusammenziehen des Führungsteils ermöglichenden Schlitz (216).
13- Honahle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Eührungsteil (215) wenigstens eine sich in Axialrichtung erstreckende, das Erweitern und Zusammenziehen des !"ührungsteils erleichternde Nut aufweist.
14. Honahle nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Einrichtungen (217) zum Verhindern einer

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Drehung der Buchse (208) relativ zum Schaft (200).
15· Honahle nach Anspruch 14-, dadurch g e k e η η ζ e i chnet, daß die genannten Einrichtungen eine im zweiten Abschnitt (206) des Schafts (200) geformte Nut (207), einen in einem Ende der Buchse (208) geformten Ausschnitt (209) und einen mit einem Teil in der Nut und mit einem anderen Teil in dem Ausschnitt sitzenden Keil (217) aufweisen.
16. Honahle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein das eine Teil des Keils (217) aufnehmender Bereich der Nut (207) im zweiten Abschnitt (206) des Schafts (200) eine gleichmäßige Tiefe hat.

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