DE3341507C2 - - Google Patents

Description

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) 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. Auch ist eine Aufweitung der Traghülse wegen der in Umfangsrichtung auftretenden Materialdehnung ebenfalls nur in relativ engen Grenzen möglich.

Die DE-OS 28 46 759 und die DE-OS 29 08 422 jeweils ein Honwerkzeug mit mechanischem Aufweitungssystem, bei dem die die Schleifmittel haltende Trägerhülse einen Innenkonus aufweist, der mit einem Außenkonus eines Stellgestänges zusammenwirkt. Das Honwerkzeug gemäß der DE-OS ′759 besitzt auf Grund einer Schwächung eines längeren Bereiches der Trägerhülse eine gewisse Winkelweichheit.

Den eingangs aufgeführten Honwerkzeugen haftet der Nachteil an, daß Axial- und/oder größere Winkelabweichungen zwischen Honwerkzeug und Bohrung mittels aufwendigen Vorrichtungen ausgeglichen werden müssen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Spannbuchse über elastisch verformbare Ringelemente seitenverschieblich bzw. pendelnd am bzw. im Grundkörper gelagert ist.

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 größeren 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. Dieses integrierte Pendel-Trägersystem macht die Anordnung einer aufwendigen Aufnahme-Vorrichtung für das Werkstück an der Bearbeitungsmaschine überflüssig.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Werkzeugs nach dem Hauptanspruch möglich.

Die Merkmale des Anspruchs 2 ergeben eine kompakte Ausführung eines Werkzeugs zum Honen von Bohrungen bzw. von innenliegenden Zylinderflächen.

Die Merkmale der Ansprüche 3 bis 8 stellen vorteilhafte konstruktive Weiterbildungen dar, die insbesondere ein Verklemmen der Teile vermeiden und die ungehinderte Pendel­ bewegungsfreiheit der Spannhülse samt Traghülse gegenüber dem Grundkörper sicherstellen.

Wenn die Traghülse gemäß Anspruch 9 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.

Zeichnungen 1-4

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Honwerkzeug für Durchgangsbohrungen als erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt nach dem Linienzug III-III in Fig. 1, mit verschiedenen Varianten der Schneidleistenbefestigung, und

Fig. 4 einen Teil-Längsschnitt durch ein Honwerkzeug für abgesetzte Bohrungen als zweites Ausführungsbeispiel.

Das Honwerkzeug nach den Fig. 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.

An diesen schließt sich ein zylindrischer Abschnitt 22 an, der mit Ringnuten zur Aufnahme von elastisch verformbaren O-Ringen 24 und mit einer Ringnut zur Aufnahme eines starren Sprengringes 26 versehen ist.

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 ver­ schiebbar 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 O-Ringe 24 am Abschnitt 22 ist unter leichter elastischer Verformung der O-Ringe 24 eine starre Spannbuchse 36 bis zum Anschlag am Bund 20 des Grundkörpers 10 aufgeschoben. Die Spannbuchse 36 hat eine zylindrische Innenbohrung, welche so auf den Außendurchmesser und die Verformbarkeit der O-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.

Die Spannbuchse 36 ist in ihrem dem Bund 20 zugekehrten Endabschnitt mit vier um 90° 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 O-Ringe 42, welche vorzugsweise durch Kleben fest mit dem Axialstiften 40 verbunden sind. Je zwei diametral gegenüber­ liegende Axialstifte 40 greifen mit ihren O-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 48, die sich am Sprengring 46 abstützt und mit einer Ringkante 50 versehen ist. Durch diese Ausbildung der Ringscheibe 48 bleibt der Bewegungsspielraum der Spannbuchse 36 auf dem Grundkörper 10 ebenfalls erhalten.

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 (Fig. 3) hat. 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 (Fig. 1) der Traghülse 54 oder, wie Fig. 3 zeigt, auf Anfräsungen 62 in der Mantelfläche 52 bzw. unmittelbar auf der Mantelfläche 52 in bekannter Weise befestigt sein.

Im Bereich der Stirnenden ist die Traghülse 54 je mit einem Kranz vor kürzeren Führungsleisten 64 bestückt, deren Kranz-Außendurchmesser geringfügig kleiner als der Kranz- Außendurchmesser der Schneidleisten 58 ist und die an ihren äußeren Enden 66 zum erleichterten Einführen des Werkzeuges in die zu bearbeitende Bohrung abgerundet sind.

Zum Einstellen des gewünschten Hondurchmessers wird die Stellmutter 28 auf dem Gewindeabschnitt 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 Einführen 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. 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.

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 Werkzeug­ spannvorrichtung können absolut frei gewählt werden. Eine Funktionsbeeinflussung durch Schmutz ist durch die Werkzeugkonzeption ausgeschlossen.

Das Werkzeug nach Fig. 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 Schneidleistenkranz 82 versehen ist.

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.

Das Werkzeug nach Fig. 4 weicht neben den durch seinen besonderen Anwendungszweck gekennzeichneten Merkmalen auch dadurch vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 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 Fig. 4 mit jenem nach Fig. 1 gemeinsam hat. 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.

Claims (9)

1. Werkzeug zum Honen von Bohrungen bzw. Wellen und dergleichen, mit einem Grundkörper, der mit Antriebsmitteln verbindbar ist und eine mindestens eine Schneidleiste aufweisende Traghülse lagert, welche zum Einstellen des Hondurchmessers innen bzw. außen mindestens einen sich konisch verjüngenden Wandabschnitt hat, der an einer mit gleicher Konizität ausgeführten Spannfläche anliegt, wobei die Traghülse durch ein Stellglied elastisch aufweitbar bzw. verengbar ist, welches auf die Traghülse mechanisch einwirkt und diese in Zusammenwirken mit einem festen Anschlag am Grundkörper verspannt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfläche (52) an einer separaten Spann­ buchse (36) ausgebildet ist, welche über elastisch verformbare Ringelemente (24) seitenverschieblich bzw. pendelnd am bzw. im Grundkörper (10) gelagert ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, zum Honen von Bohrungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbuchse (36) auf einem zylindrischen Wellenabschnitt (22) des Grundkörpers (10) gelagert ist, an ihrem Mantelumfang die konische Spannfläche (52) aufweist und mit der dem größeren Durchmesser der Spannfläche (52) zugeordneten Stirnseite an einer am Grund­ körper (10) abgestützten Anschlagscheibe (48) anliegt, daß ferner die Traghülse (54) mit einem konischen Innenwandabschnitt (56) auf der Spannfläche (52) der Spannbuchse (36) sitzt und daß das Stellglied (28) auf die Traghülse (54) in Richtung zur Anschlagscheibe (48) hin einwirkt.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbuchse (36) an dem von der Anschlagscheibe (48) abgekehrten Stirnende mit Mitteln (40, 42) zum drehfesten Kuppeln mit dem Grundkörper (10) versehen ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbuchse (36) an dem von der Anschlagscheibe (48) abgekehrten Stirnende mit mindestens zwei Axialstiften (50) versehen ist, welche in Randaussparungen (44) in einem Ringbund (20) des Grundkörpers (10) ein­ greifen.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Axialstift (40) mindestens ein elastisch verformbarer Ringkörper (42) sitzt.

6. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied eine auf einem Gewindeabschnitt (16) des Grundkörpers (10) gelagerte Gewindemutter (28) ist, welche über eine auf einem zylindrischen Wellenabschnitt (18) des Grundkörpers (10) gelagerte, vorzugsweise drehfest mit der Gewindemutter (28) gekoppelte und gegebenenfalls mit einer Skaleneinteilung versehene Distanzhülse (31) auf die Traghülse (54) einwirkt.

7. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastisch verformbaren Ringelemente als O-Ringe (24) ausgebildet sind, die in Ringnuten im zylindrischen Wellenabschnitt (22) des Grundkörpers (10) bzw. inder Bohrungswand der Spannbuchse (36) eingelegt und zwischen den beiden Teilen (10, 36) elastisch verformt sind.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagscheibe (48) bzw. die zugekehrte Stirnfläche der Spannbuchse (36) mit einer umlaufenden Ringkante (50) versehen ist.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Traghülse (54) mit einem sich über ihre ganze Länge erstreckenden Trennschlitz (57) versehen ist.