DE3701219C1 - Verfahren zum Innenschleifen von Bohrungen mit geringem Durchmesser-/Laengenverhaeltnis - Google Patents

Description

Für zahlreiche industrielle Verwendungszwecke werden in Werk­ stücken relativ lange Bohrungen mit extrem geringem Durchmesser und hoher Maßgenauigkeit an den Bohrungsinnenflächen verlangt, beispielsweise in Hartmetallkernen für die Schraubenherstellung oder in Fließpreßmatrizen zur Herstellung von Radbolzen oder dergleichen.

Bislang wurden Hartmetallkerne und Fließpreßmatrizen, die ein geringes Durchmesser-/Längenverhältnis bezüglich ihrer Bohrungen aufweisen sollten, durch Aneinandersetzen von mehreren kürzeren durchbohrten Teilstücken hergestellt. Dabei wurden die Bohrungen in den Einzelstücken mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Länge bis zu etwa dem 0,1fachen mit einseitig gelagerten, rotierend angetriebenen Schleifstiften bearbeitet. Mit einem solchen Werkzeug lassen sich jedoch nur relativ kurze Bohrungen innen mit ausreichender Maßgenauigkeit bearbeiten wegen der auf­ tretenden Exzentrizität im Bereich des Schleifkopfes. Je geringer der Bohrungsdurchmesser der zu bearbeitenden Bohrungen, um so geringer wird die mögliche exakte Bearbeitungstiefe mit einem solchen Werkzeug. Der Einsatz solcher Schleifwerkzeuge ist bei Bohrungen mit einem Durchmesser kleiner 1,5 mm bereits auf Bohrungslängen unter 20 mm beschränkt, bei Bohrungen mit einem Durchmesser kleiner 0,3 mm beträgt die mögliche Bearbeitungs­ tiefe nur noch höchstens 5 mm.

Hohe Maßgenauigkeiten an den Innenwänden von Bohrungen lassen sich durch Bearbeiten auf Honmaschinen erzielen. Das einseitig eingespannte und angetriebene Honwerkzeug kann dabei hydraulisch so aufgeweitet werden, daß die Honsteine mit gleichmäßigem Druck an der Bohrungswand anliegen. Während das Werkzeug mit hoher Drehzahl rotiert, wird das Werkstück in Achsrichtung hin- und herbewegt. Nachteile eines solchen Honverfahrens ist die Tatsache, daß sich das Honwerkzeug in der Bohrung selbständig führt und sich daher den Achsungenauigkeiten anpaßt, so daß mit derartigen Werkzeugen teilweise nur eine unzureichende Achs­ parallelität der Innenwandung der Bohrung erreicht werden kann. Solche Honverfahren sind wegen des notwendigen Werkzeuges auch auf den Einsatz von Bohrungen mit relativ großem Innendurch­ messer beschränkt.

Aus der US-PS 14 28 209 ist eine Vorrichtung zum Läppen der Bohrungen von Diamant-Ziehsteinen bekannt. In diesen Diamant- Ziehsteinen werden jedoch keine achsparallelen Wände der Bohrungen benötigt. Die zu erstellenden Bohrungen eines solchen Diamant-Ziehsteines weisen eine engste Stelle und davon ausgehend nach beiden Seiten konische Auslaufbereiche auf. Zur Herstellung einer derartigen Bohrung an einem Diamant- Ziehstein ist dieser Patentschrift eine Vorrichtung zu ent­ nehmen mit einer rotierenden Einspannvorrichtung für einen unter Federzugspannung stehenden Schleifdraht, auf den der Ziehstein mit einem Halter rotierend koaxial aufgesetzt ist. Dieser Halter mit dem Ziehstein kann quer zum Schleifdraht ver­ fahren werden und liegt danach mit seiner zu bearbeitenden Innenfläche, die die engste Stelle bildet, zumindest bereichs­ weise berührend an. Während der Behandlung wird der Ziehstein mit seinem Halter etwa achsparallel zum Schleifdraht bewegt. Da durch die Längsbewegung des vom Draht durchgriffenen Werk­ stückes, dem Ziehstein, ein Längenausgleich des Drahtes notwen­ dig ist, um die konischen Konturen im Auslaufbereich der Bohrun­ gen zu erzielen, muß der Schleifdraht nachgiebig eingespannt sein. Dieses wird erreicht durch die Einspannung des Schleif­ drahtes an einer vorgespannten Zugfeder. Achsparallele Bohrungen lassen sich mit einer solchen Vorrichtung nicht herstellen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Innenschleifen von Bohrungen mit geringem Durchmesser-/Längen­ verhältnis vorzuschlagen, mit der eine hohe Maßgenauigkeit und Achsparallelität der Bohrungswand erreicht wird.

Gelöst wird die Erfindungsaufgabe mit einer Vorrichtung mit sämtlichen Merkmalen des Anspruches 1.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich nahezu belie­ big lange Bohrungen jeden Durchmessers, insbesondere aber solche mit geringem Durchmesser-/Längenverhältnis, herstellen. Die Ausrichtung der Bohrung bzw. ihrer Innenwand an einem mit außerordentlich hoher Zugspannung vorgespannten Schleifdraht führt zu hohen Genauigkeiten der Achsparallelität bei ent­ sprechender Einrichtung des Werkstückes und zu hohen Maßgenauig­ keiten beim Einsatz entsprechender Oberflächenbeschichtungen des Drahtes bzw. bei Verwendung entsprechender Schleifpasten. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher möglich, Werkstücke nahezu beliebiger Länge einstückig herzustellen, die bislang nur in Einzelstücken hergestellt werden konnten mit der Schwierigkeit der späteren achsgenauen Montage der Teile zueinander. Neben rotationssymmetrischen Bohrungen lassen sich durch entsprechend bahngesteuerte Bewegung der Werkstück­ halterung auch andere Bohrungen mit achsparallelen Wänden mit den entsprechenden Maßgenauigkeiten herstellen.

Eine bevorzugte Ausführungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird mit den Ansprüchen 2-4 beansprucht. Mit einer solchen Vor­ richtung ist beispielsweise ein zu bearbeitendes zylindrisches Werkstück, beispielsweise ein Hartmetallkern, in einfacher Weise um den als Schleifwerkzeug dienenden, eingespannten Draht ein­ richtbar.

Anhand eines abgebildeten Ausführungsbeispieles wird die Erfin­ dung im folgenden näher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung in Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch ein zu bearbeitendes zylindrisches Werkstück.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind auf einer hin- und herbewegten Grundplatte 1 im einrichtbaren Abstand zueinander zwei Einspannvorrichtungen 4 und 5 angeordnet, zwischen denen ein als Schleifwerkzeug dienender Schleifdraht 2 gespannt gehal­ ten ist. Dabei ist eine Einspannvorrichtung 4 zusammen mit ihrem Antriebsmotor 42 und einem Riementrieb 44 mit einem Ständer 41 auf der Grundplatte 1 fest angeordnet. Die zweite Einspannvor­ richtung 5 ist mit ihrem Motor 52 und dem Riementrieb 54 mit einem Ständer 51 auf einem Schlitten 53 aufgesetzt, der auf der Grundplatte 1 verschiebbar ist. Zwischen den beiden Einspannvorrichtungen 4 und 5 ist ein an den Ständern 41 und 51 angreifender hydraulischer Druckzylinder 7 angeordnet, der den eingespannten Draht 2 unter Zugspannung setzt. Die Lager der rotierend angetriebenen Einspannvorrichtungen 4 und 5 sind dementsprechend axial belastbar, beispielsweise sogenannte Schul­ terlager.

Das zu bearbeitende Werkstück 3, beispielsweise ein langer Hartmetallkern, ist achsparallel ausgerichtet mit seiner Bohrung 31 um den Draht 2 herum angeordnet. Das Werkstück 3 ruht dabei auf der insgesamt mit der Ziffer 6 bezeichneten Werkstückaufnahme. Sie besteht aus zwei exakt parallel zum Draht 2 ausgerichteten, über den Riementrieb 65 angetriebenen Rollen 61, die in einem Halter 62 gelagert sind. Der Halter ist mit einem Block 63 in senkrechter Richtung exakt an den Führun­ gen 64 verfahrbar. Das Werkstück 3 ruht während seiner Bearbei­ tung auf den Rollen 61 und wird durch diese in Rotation versetzt. Bei der Einrichtung wird die Werkstückaufnahme 6 so zum Draht 2 verfahren, daß die Innenwand der Bohrung 31 des Werkstückes 3 am Draht 2 anliegt. Der auf Zug gehaltene Draht 2 rotiert mit hoher Drehzahl mit seinen Einspannvorrichtungen 4 und 5. Der Draht selbst ist an seiner Oberfläche mit einer Diamantkörnung oder einer Schleifpaste beschichtet. Um diesen Draht rotiert das Werkstück 3 achsparallel, wobei die Wand der Bohrung 31 geschliffen wird. Während der Schleifbehandlung wird der Draht 2 mit seinen Einspannvorrichtungen 4, 5 in Achs­ richtung hin- und herbewegt durch entsprechend angetriebene Bewegung der Grundplatte 1. Das Werkstück 3 kann während seiner Bearbeitung noch mit einer Andrückrolle 8 gegen den Draht 2 gedrückt werden.

Von besonderer Bedeutung für eine erfindungsgemäße Schleifvor­ richtung ist die exakte Synchronsteuerung der beiden Antriebs­ motoren 42 und 52 der rotierend angetriebenen Einspannvor­ richtung 4 und 5.

Auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich Werkstücke mit langen durchgehenden Bohrungen mit extrem kleinem Bohrungs­ durchmesser innenschleifen. Der Schleifdraht ist dabei bezüglich seines Durchmessers jeweils der Bohrung angepaßt. Möglich ist es auch, auf einer erfindungsgemäßen Vorrichtung abgesetzte Bohrungen in Werkstücken zu bearbeiten durch Verwendung eines entsprechend abgesetzten Schleifdrahtes. Dabei ist die Hin- und Herbewegung des Drahtes entsprechend zu steuern. Andere Bohrungs­ konturen können durch entsprechende Bahnsteuerung erreicht werden.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Innenschleifen von Bohrungen mit geringem Durchmesser-/Längenverhältnis, gekennzeichnet durch einen mit hoher Drehzahl rotierenden, unter Zugspannung stehenden, in Längsrichtung hin- und herbewegten Draht (2) mit Schleifmitteln an seiner Oberfläche als Schleif­ werkzeug, um den ein Werkstück (3) mit einer zu bearbei­ tenden Bohrung (31) unter Anlage der Bohrungswand am Draht (2) achsparallel zum Draht (2) rotierend geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei über synchrongesteuerte Antriebe (42, 52) rotierend angetriebene, mit einer gemeinsamen Grundplatte (1) hin- und herbewegte Einspannvorrichtungen (4, 5), zwischen denen der Draht (2) unter Zugspannung eingespannt gehalten ist, und eine auf den Draht (2) in senkrechter Richtung zufahrbare, das Werkstück (3) rotierend antreibende Werkstückaufnahme (6).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch zwei auf der Grundplatte (1) mit Abstand zueinander einrichtbare Einspannvorrichtungen (4, 5), von denen mindestens eine Einspannvorrichtung verschiebbar und zwischen beiden Einspannvorrichtungen (4, 5) ein Druck­ zylinder, vorzugsweise ein hydraulischer Zylinder (7), angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (6) aus zwei parallel zum eingespannten Draht (2) angeordneten, motorisch angetriebenen Rollen (61) besteht, die in einem Halter (62) gelagert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Draht (2) mit einer Diamantkornbeschichtung oder dergleichen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen blanken Draht, der mit einer Schleifpaste beschichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspannvorrichtung (5) mit ihrem Antriebsmotor (52) auf einem Schlitten (53) auf der Grundplatte (1) verschiebbar angeordnet ist, während die andere Einspann­ vorrichtung (4) mit ihrem Motor (42) auf der Grundplatte (1) fest aufgeständert ist.