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Werkzeug zum Honen von Bohrungen
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bzw. Wellen oder dgl.
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Werkzeug zum Honen
von Bohrungen bzw. Wellen oder dgl. nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem
bekannten Werkzeug dieser Gattung (DE-A1 29 03 162.7) ist als Radialdruckelement
eine Füllung von blasenfreiem Fett in einem zwischen der Traghülse und dem Grundkörper
gebildeten Hohlraum vorgesehen, auf welche das Stellglied komprimierend einwirkt.
Die Traghülse selbst ist nicht geschlitzt und dehnt unter Radialdruck (blasenfreies
Fett) das Hülsenmaterial in Umfangsrichtung auf. Diese Ausführung hat den Vorteil,
daß eine optimale Formtreue des Werkzeugs bei allen innerhalb des Aufweitbereichs
liegenden Hondurchmessern gewährleistet ist. Nachteilig erscheinen jedoch die relativ
hohen Herstellungskosten und das Problem der Abdichtung des hydraulischen Systems.
Die das hydraulische Radialdruckelement bildende Fettfüllung muß zum Aufbringen
des notwendigen Arbeitsdruckes
einer hohen Pressung unterworfen
werden. Der Fluchtungsfehler zwischen Werkzeug und Werkstück darf nur sehr klein
sein, da diese Ausführung kein Pendelsystem enthält.
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Auch ist eine Aufweitung der Traghülse wegen der in Umfangsrichtung
auftretenden Materialdehnung ebenfalls nur in relativ engen Grenzen möglich.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sämtliche Einzelelemente
des Honwerkzeugs mechanische Teile sind, die in jedem Werkzeugbau angefertigt werden
können und keine Abdichtprobleme aufwerfen. Die mechanische Ausbildung des Aufweitsystems
verbilligt die Herstellung und eröffnet die Möglichkeit, das Werkzeug in mehrfacher
Hinsicht vorteilhaft weiterzubilden.
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Die Unteransprüche enthalten derartige Merkmale zur Weiterbildung
des Gegenstandes des Hauptanspruchs.
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Wenn die Traghülse gemäß Anspruch 2 mit einem durchgehenden Trennschlitz
versehen ist, kann der Aufweitbereich der Traghülse, ohne das Material unzulässig
zu beanspruchen und ohne Einbuße an Genauigkeit, wesentlich größer gewählt werden
als bei einer Ausführung mit hydraulischem Aufweitsystem. Ein in der Praxis erprobtes
Werkzeug mit einem Nenn-Arbeitsdurchmesser von 65 mm hat einen Aufweitbereich von
ca 1 mm.
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Bei Honwerkzeugen für Bohrungen wird gemäß Anspruch 3 vorgeschlagen,
daß die Konusverjüngung der Traghülse und der Spannbuchse in Richtung der vom Werkstück
auf
die Traghülse ausgeübten Reaktionskraft verläuft. Das hat den
Vorteil, daß sich bei Überlastung des Werkzeugs zwangsläufig eine Verkleinerung
des Arbeitsdurchmessers ergibt, wenn auch die der axialen Reaktionskraft des Werkstücks
entgegenwirkenden Stellglieder am Werkzeug entsprechend elastisch nachgiebig ausgebildet
sind. Es stellt sich dann selbstttätig ein gewisser Grenzarbeitsdruck und eine gewisse
Grenzbelastung der Teile ein.
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Der gleiche Effekt läßt sich bei einem Honwerkzeug für Wellen oder
dgl. erzielen, wenn gemäß Anspruch 4 die Konusverjüngung an Traghülse und Spannbuchse
entgegen der Richtung der vom Werkzeug auf die Traghülse ausgeübten Reaktionskraft
verläuft.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Anspruch 5 die Spannbuchse
über elastisch verformbare Ringelemente seitenverschieblich bzw. pendelnd am bzw.
im Grundkörper gelagert ist.
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Diese durch die mechanische Ausbildung des Aufweitsystems ermöglichte
Ausbildung des Werkzeugs gestattet es, Fluchtungsfehler, wie Mittenversatz und Winkelabweichungen
zwischen Werkzeug und Werkstück, in einem weitaus größerem Maße auszugleichen als
bei Verwendung eines Werkzeugs mit hydraulischem Aufweitsystem. Der Grund dafür
ist, daß beim vorgeschlagenen mechanischen System die Aufweitkräfte bereits von
der Spannbuchse aufgefangen werden und dadurch von den die Spannbuchse am Grundkörper
führenden Kräfte entkuppelt sind.
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Dieses integrierte Pendel-Trägersystem macht die Anordnung einer aufwendigen
Aufnahme-Vorrichtung für das
Werkstück an der Bearbeitungsmaschine
überflüssig. Die Merkmale des Anspruchs 6 ergeben eine kompakte Ausführung eines
Werkzeugs zum Honen von Bohrungen bzw. von innenliegenden Zylinderflächen.
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Die Merkmale der Ansprüche 7 bis 12 stellen vorteilhafte konstruktive
Weiterbildungen dar, die insbesondere ein Verklemmen der Teile vermeiden und die
ungehinderte Pendelbewegungsfreiheit der Spannhülse samt Traghülse gegenüber dem
Grundkörper sicherstellen.
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Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigen Figur 1 einen
Längsschnitt durch ein Honwerkzeug für Durchgangsbohrungen als erstes Ausführungsbeispiel,
Figur 2 einen Schnitt nach der Linie Il-Il in Figur 1, Figur 3 einen Schnitt nach
dem Linienzug III-III in Figur 1, mit verschiedenen Varianten der Schneidleistenbefestigung,
und Figur 4 einen Teil-Längsschnitt durch ein Honwerkzeug für abgesetzte Bohrungen
als zweites Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das Honwerkzeug nach den Figuren
1 bis 3 hat einen als gestreckten Dorn ausgeführten Grundkörper 10, dessen in der
Zeichnung rechter Endabschnitt mit einem Konus 12 und einer Gewindebohrung 14 zum
Befestigen an der nicht dargestellten Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine hat.
An den Konus 12 schließt sich ein Gewindeabschnitt 16 und danach ein glattzylindrischer
Führungsabschnitt 18 an, welcher bis zu einem im Durchmesser größeren Bund 20 des
Grundkörpers 10 reicht.
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An diesen schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 22 an, der mit
Ringnuten zur Aufnahme von elastisch verformbaren 0-Ringen 24 und mit einer Ringnut
zur Aufnahme eines starren Sprengringes 26 versehen ist.
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Auf den Gewindeabschnitt 16 des Grundkörpers 10 sind eine Stellmutter
28 und eine Gegenmutter 30 aufgeschraubt und auf dem Führungsabschnitt 18 ist eine
Distanzhülse 31 verschiebbar gelagert, welche mit einem relativ dünnwandigen axialen
Kragen 32 versehen ist. Die Stellmutter 28 trägt eine Stiftschraube 33 zum Festklemmen
auf dem Gewindeabschnitt 16, sowie einen Mitnehmerstift 34, welcher in eine Ausnehmung
35 in der Distanzhülse 31 passend eingreift und diese drehfest mit der Stellmutter
28 verbindet. Auf die 0-Ringe 24 am Abschnitt 22 ist unter leichter elastischer
Verformung der 0-Ringe 24 eine starre Spannbuchse 36 bis zum Anschlag am Bund 20
des Grundkörpers 10 aufgeschoben.
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Die Spannbuchse 36 hat eine zylindrische Innenbohrung, welche so auf
den Außendurchmesser und die Verformbarkeit der 0-Ringe 24, sowie auf den Durchmesser
des Grundkörper-Abschnitts 22 abgestimmt ist, daß die Spannbuchse 36 eine Pendel
bzw. Parallelverschiebebewegung gegenüber dem Grundkörper 10 ausführen kann.
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Die Spannbuchse 36 ist in ihrem dem Bund 20 zugekehrten Endabschnitt
mit vier um 900 versetzten Bohrungen 38 versehen, in die je ein Axialstift 40 eingepreßt
ist. Die Axialstifte 40 stehen über die Stirnseite der Spannbuchse 36 hervor und
tragen je vier elastisch verformbare 0-Ringe 42, welche vorzugsweise durch Kleben
fest mit dem Axialstiften 40 verbunden sind. Je zwei diametral gegenüberliegende
Axialstifte
40 greifen mit ihren 0-Ringen 42 passend in örtliche Randaussparungen 44 im Bund
20 ein. Durch diese Anordnung ist die Spannbuchse 36 drehfest und klemmfrei und
so mit dem Grundkörper gekuppelt, daß die Pendelbeweglichkeit bzw. Seitenverschieblichkeit
der Spannbuchse 36 nicht eingeschränkt wird. Zum axialen Festhalten der Spannbuchse
36 dient eine Ringscheibe 148, die sich am Sprengring 46 abstützt und mit einer
Ringkante 50 versehen ist.
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Durch diese Ausbildung der Ringscheibe 48 bleibt der Bewegungsspielraum
der Spannbuchse 36 auf dem Grundkörper 10 ebenfalls erhalten.
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Die Mantelfläche 52 der Spannbuchse 36 ist mit einem Kegelwinkel von
etwa 1 : 50 leicht konisch ausgeführt, wobei der Endabschnitt mit dem größeren Durchmesser
der Ringscheibe 48 zugekehrt ist. Auf die Spannbuchse 36 ist eine Traghülse 54 aufgeschoben,
welche einen mit gleicher Konizität ausgeführten Bohrungsabschnitt 56 und einen
längsdurchgehenden Trennschlitz 57 (Figur 3) hat.
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Die Traghülse 54 trägt außen mehrere über den Umfang verteilte Schneidleisten
58, die kürzer als die Traghülse 54 sind und etwa den gleichen Abstand zu den beiden
Stirnseiten der Traghülse 54 haben. Die Schneidleisten 58 können entweder in Nuten
60 (Figur 1) der Traghülse 54 oder, wie Figur 3 zeigt, auf Anfräsungen 62 in der
Mantelfläche 52 bzw. unmittelbar auf der Mantelfläche 52 in bekannter Weise befestigt
sein.
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Im Bereich der Stirnenden ist die Traghülse 54 je mit einem Kranz
von kürzeren Führungsleisten 64 bestückt, deren KranzAußenmesser geringfügig kleiner
als der Kranz-Außendurchmesser der Schneidleisten 58 ist und die an ihren äußeren
Enden 66 zum erleichterten Einführen des Werkzeugs in die zu bearbeitende Bohrung
abgerundet sind.
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Zum Einstellen des gewünschten Hondurchmessers wird die Stellmutter
28 auf dem Gewindeabsehnittt 16 verstellt, wobei die Stellmutter 28 über die Distanzhülse
31 auf die Traghülse 54 einwirkt und diese mehr oder weniger weit auf die Spannbuchse
36 aufschiebt. Die dabei entstehende Axialkraft wird von der Ringscheibe 48 aufgefangen.
Das Einstellen auf den vorgeschriebenen Wert kann erleichtert werden, wenn die Distanzhülse
mit einer Markierung versehen ist. Nach dem Einstellen werden die Gegenmutter 30
und die Stiftschrauben 33 fest angezogen, wonach sich der eingestellte Durchmesser
nicht mehr ungewollt verändern kann. Beim Einführungen des Werkzeugs in die zu bearbeitende
Bohrung können dank der pendelbeweglichen Lagerung der Spannbuchse 36 samt Traghülse
54 Fluchtungsfehler innerhalb eines relativ großen Bereichs ausgeglichen werden.
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Der Trennschlitz 57 in der Traghülse 54 ermöglicht es ferner, daß
auch der Hondurchmesser in verhältnismäßig weiten Grenzen verändert werden kann,
ohne daß die Zylindrizität des Schneidleistenkranzes nachteilig verändert wird.
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Die vom Werkstück auf die Traghülse 54 ausgeübte Reaktionskraft wird
über die Distanzhülse auf die Stellmutter 28 übertragen und von dieser aufgefangen.
Wenn die Reaktionskraft einen gewissen Wert übersteigt, gibt die Distanzhülse 32
in axialer Richtung etwas elastisch federnd nach, wobei sich die Traghülse 54 gegen
das im Durchmesser schwächere Ende der Spannbuchse 36 verschiebt und sich der Durchmesser
des Schneidleistenkranzes verringert. Auf diese Art und Weise wird selbsttätig eine
Überlastung des Werkzeugs vermieden. Die Bearbeitung kann auf allen bekannten Bearbeitungsmaschinen
der Ein- oder Mehrspindelbauart erfolgen. Die Bearbeitungsachsen von Werkzeug und
Werkzeugspannvorrichtung
können absolut frei gewählt werden. Eine
Funktionsbeeinflussung durch Schmutz ist durch die Werkzeugkonzeption ausgeschlossen.
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Das Werkzeug nach Figur 4 dient zum Honen von Stufenbohrungen und
hat einen Grundkörper 70, auf welchem eine Spannbuchse 72 ebenfalls axial verschieblich,
jedoch pendelbeweglich festgehalten ist. Die Spannbuchse 72 ist in einem Bereich
A konisch, in einem Bereich B zylindrisch und in einem Bereich C mit einem Außengewinde
ausgeführt. Auf dem Bereich A sitzt eine mit einer konischen Innenbohrung versehene
Traghülse 74, welche mit einem ersten Schneidleistenkranz 76 versehen ist. Gegen
die Traghülse 74 stößt ein auf dem Bereich B der Spannhülse 72 verschiebbar gelagerter
Spannring 78, auf dessen konischer Mantelfläche eine zweite Traghülse 80 sitzt,
die mit einem zweiten Schneidleistenkranzes 82 versehen ist.
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Zum Einstellen des ersten Schneidleistenkranzes 76 dient eine Stellmutter
84, welche auf dem Gewindebereich C der Spannbuchse 72 aufgeschraubt ist und über
eine Distanzhülse 86, sowie über den Spannring 78 auf die erste Traghülse 74 einwirkt.
Zum Einstellen des zweiten Schneidleistenkranzes 82 dient eine Stellmutter 88, welche
auf einen Gewindeabschnitt der Distanzhülse 86 aufgeschraubt ist und über eine Distanzhülse
90 auf die Traghülse 80 einwirkt. Beide Stellmuttern 84 und 88 sind durch je eine
Gegenmutter 92 bzw. 94 gesichert. Die Spannbuchse 72 ist in einen in der Zeichnung
nicht mehr sichtbaren Bereich wie die Spannbuchse 36 des ersten Ausführungsbeispieles
mit dem Grundkörper 70 drehfest, jedoch spielbeweglich gekoppelt.
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Das Werkzeug nach Figur 4 weicht neben den durch seinen besonderen
Anwendungszweck gekennzeichneten Merkmalen auch dadurch vom Ausführungsbeispiel
nach Figur 1 ab, daß die eine Stellmutter 84 nicht am Grundkörper 70, sondern an
der Spannbuchse 72 gelagert ist. Das hat jedoch keinen Einfluß auf die vorteilhaften
Eigenschaften, welche das Werkzeug nach Figur 4 mit jenem nach Figur 1 gemeinsam
hat.
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Der Spannring 78 dient gleichzeitig zur Übertragung der Spannbewegung
auf die Traghülse 74 und als Spannelement für die Traghülse 80, wodurch sich ein
einfacher Aufbau ergibt.