DE3738074A1 - Vorrichtung zur honbearbeitung von werkstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Honbearbeitung von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus dem deutschen Patent 24 60 997 ist ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bekannt geworden. Es vermag in einem Hub die Hauptzerspanung beim Honen vorzunehmen. An seinem in Arbeitsrichtung vorn liegenden Ende ist eine zylindrische oder schwach konische Führungszone vorgesehen die das Werkzeug zum Werkstück genau ausrichtet und während des Schneid- und Kalibriervorganges, die in Längsrichtung des Werkzeuges nacheinander, aber zeitlich teilweise gleich­ zeitig erfolgen, führt. Die vordere Führungszone bedingt allerdings einen relativ langen Überlauf des vorderen Werk­ zeugendes über das Ende der zu bearbeitenden Fläche, da zu einer ordnungsgemäßen Beendigung der Bearbeitung das Werk­ zeug zumindest bis zum Ende seiner Kalibrierzone die zu be­ arbeitende Fläche überstrichen haben muß. Dies macht bei Sacklochbohrungen Schwierigkeiten.

Das Problem der Bearbeitung von Sacklochbohrungen mit einem nach dem beschriebenen Verfahren arbeitenden Honwerkzeug ist bereits in der DE-OS 24 60 997 gelöst worden. Dort wird das Werkzeug mit eingezogenen Honbelägen in den Bearbeitungsbe­ reich eingefahren, die Honbeläge werden entsprechend dem Fertigmaß angestellt und in dieser Stellung während der Be­ arbeitung gehalten, die während des Rückhubes stattfindet. Diese Methode erfordert allerdings einen Anstellmechanismus, der das Honwerkzeug genau auf das Fertigmaß einstellt. Da­ durch ist ein gegenüber dem Werkzeug nach der DE-OS 24 60 997 erhöhter maschineller Aufwand erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug zu schaffen, das auch bei schwierigen Arbeitsverhältnissen, insbesondere bei Sacklochbohrungen, brauchbar ist und mit geringen Anfor­ derungen an die zu seiner Verwendung eingesetzte Honmaschine auskommt.

Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.

Die Führung des Werkzeuges relativ zur Bohrung wird damit an eine Stelle am Anfang und vorzugsweise außerhalb der zu be­ arbeitenden Fläche verlegt. Vorzugsweise übernimmt die mit dem Honbelag versehene Kalibrierzone selbst die Bohrungsauf­ gabe im Zusammenwirken mit einem gesonderten Führungsring oder einer Führungsbuchse, die zum Werkstück ausgerichtet festgelegt ist. Gegen einen eventuellen Verschleiß dieser Führungsfläche kann durch einen Panzerbelag dieser Führungs­ fläche gesorgt werden. Sie kann gegebenenfalls auch als ein Lehrring bzw. eine Referenzfläche dienen, die die Nach­ stellung der Honbeläge zur Abnutzungskompensation und ins­ besondere zur automatischen Meßgeräte-Justierung (Fest­ stellung der Null-Lage) direkt oder über eine Meßeinrichtung ermöglicht. Bevorzugt ist eine Ausführung, bei der nicht die Führungsfläche selbst, sondern eine an der Führungsbuchse vorgesehene , etwas zurückversetzte Fläche die Referenz­ fläche bildet.

Insbesondere bei Werkzeugen, bei denen die Arbeitsflächen der Honbeläge, also die Schneid- und Kalibrierzone, zum Werkzeugkörper in einer festen, ausgerichteten Lage liegt, also zum Beispiel bei Werkzeugen mit einem rohrförmigen Werkzeugkörper, der die ggf. durch Schlitzung des Werkzeug­ körpers aufweitbaren Honbeläge trägt, können die Führungs­ flächen auch mit anderen Teilen des Werkzeugkörpers bzw. seines Schaftes zusammenwirken. Dabei kann das Führungs­ element in Form einer Buchse ausgebildet sein, die um den Werzeugkörper bzw. -schaft zwischen den Honbelägen und seiner Einspannung an der Honspindel herumgreift. Die Führungsflächen können dabei auf einem geringeren Durch­ messerbereich liegen als der Nenndurchmesser der Werkzeug­ bohrung.

Das Werkzeug braucht also keine vordere Führungszone mehr und kann praktisch sofort mit der konischen Schneidzone be­ ginnen. Daher kann eine Sacklochbohrung bis fast an das Bohrungsende bzw. an irgendwelche anderen Hindernisse, wie Stege etc., heran bearbeitet werden.

Weitere Vorteile und Merkmale von bevorzugten Ausbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Be­ schreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor, wobei diese Merkmale auch für sich allein oder in Kombination zu anderen eine Aus- oder Weiterbildung der Erfindung bilden können. Dies gilt auch für die Verwendung bei ähnlichen oder vergleichbaren Werkzeugen oder Bearbeitungsverfahren.

Die Zeichnung zeigt einen Teil-Querschnitt durch die Vorrichtung mit dem Werkzeug und ein Werkstück, wobei das Werkzeug in einer zweiten Arbeitsstellung strich­ punktiert angedeutet ist.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung 11 umfaßt ein Honwerkzeug 12, das an einer Honspindel 50 einer schematisch angedeuteten Honmaschine 51 anzubringen ist. Die Honspindel 50 wird von einem Antrieb 52 mit einem Elektromotor drehend angetrieben und ist zur Durchführung einer Hubbewegung von einem Hubantrieb 53, der als hydraulischer Zylinder darge­ stellt ist, jedoch auch aus mechanischen Antrieben bestehen kann, in Achsrichtung der Honspindel 50 auf und ab bewegbar.

Im Inneren der hohlen Honspindel 50 ist eine Antriebsstange 54 für einen Nachstellkonus 37 des Honwerkzeuges aufgenommen worden, zwischen die ein Übertragungsgetriebe, beispiels­ weise ein Schraubgewinde zur Umsetzung zwischen einer Dreh- und einer Axialbewegung eingeschaltet sein kann. Die An­ triebsstange 54 wird von einer Nachstelleinrichtung 55 be­ tätigt, die in der Honmaschine vorhanden sein kann und, ggf. abhängig vom Ergebnis einer Nachmessung, eine Nachstellung zur Verschleißkompensation durchführen kann. Die Nach­ stellung kann allerdings auch auf einfache Weise manuell geschehen, da bei der folgenden beschriebenen Werkzeugart eine Nachstellung normalerweise erst nach einigen hunderten von Werkstücken nötig ist.

Das Honwerkzeug 12 besitzt einen Werkzeugkörper 30 mit einer inneren Bohrung 31, der in Achsrichtung verlaufende radiale Schlitze 32 aufweist. In diesen sind Honleisten 33 geführt, die oben und unten von je einer umlaufenden Schlauchfeder 34 federnd nach innen belastet sind. In der Innenseite haben sie je eine Schrägfläche, die sich nach oben erweitert und Teil eines Nachstellmechanismus 36 ist, der einen Nach­ stellkonus 37 aufweist, an dem die Schrägflächen 35 passend anliegen. An ihrer Außenseite besitzen die Honleisten einen z. B. aus gebundenem Diamantkorn bestehenden Honbelag 38. Die Honleisten 33 und damit auch der Honbelag 38 reicht bis an das untere freie Ende 39 des Honwerkzeuges 12. Dort be­ ginnt eine Schneidzone 40, die von einem Durchmesser, der etwas geringer ist als der Rohdurchmesser der noch nicht gehonten Bohrung, konisch oder in anderer Weise stetig bis zu einer Kalibierzone 41 vom im wesentlichen gleichbleiben­ den Durchmesser, der dem Fertigdurchmesser entspricht, an­ steigt. Daran schließt sich dann, ebenfalls stetig, eine hintere Führungszone 42 an, die normalerweise im Durchmesser wieder etwas abnimmt und länger sein kann als Schneid- und Kalibrierzone.

Die Vorrichtung 11 weist ferner ein Führungselement 13 auf, das im dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines Ringes hat, der unmittelbar vor der Eingangsmündung 17 der Bearbeitungsfläche 16 der zu bearbeitenden Bohrung 15 an­ schließend anzubringen ist, und zwar genau ausgerichtet zum Werkstück 14. Dazu kann beispielsweise ein Indexstift 23 vorgesehen sein, der in eine passende Bohrung des Werkstücks 14 eingreift oder irgendeine andere Einrichtung zur lage­ genauen Positionierung. Die Honmaschine enthält zu diesem Zwecke eine Ansetzeinrichtung 60 und eine Indexiereinrich­ tung 61. Die Ansetzeinrichtung 60 bewegt das Führungselement 13 auf das Werkstück zu und die Indexiereinrichtung 61 fixiert die genaue Lage durch Eingriff des Indexierstiftes 23 beziehungsweise mehrere derartiger Elemente. Die In­ dexiereinrichtung und insbesondere die Ansetzeinrichtung können auch Teil der Spannvorrichtung für das Werkstück 14 sein.

Es ist zu erkennen, daß die Bearbeitungsfläche der Werk­ stückbohrung 15 bis relativ nah vor den Bohrungsgrund be­ ziehungsweise ein Hindernis, z. B. einen nach innen vor­ springenden Zwischensteg der Bohrung, reicht. Die Bohrung ist nah dem Bohrungsgrund 20 mit einem Freistich 19 ver­ sehen.

Das Führungselement 13 hat eine Bohrung, die eine Führungs­ fläche 22 bildet und vorzugsweise mit einem Verschleißschutz 24 in Form einer Gesamt- oder Oberflächenhärtung oder in Form eines Panzerbelages aus verschleißfesten Materialien bzw. mit einem sehr feinen, nicht schneidenden Diamantbelag versehen ist. Sie hat das Sollmaß, so daß das Werkzeug mit seiner Kalibrierzone 41 nur geführt wird, ohne zu schneiden. Das Honwerkzeug kann relativ zur Einheit Werkstück/Führungs­ element in begrenztem Maße radialbeweglich geführt sein, z. B. durch einen in die Honspindel 50 eingeschalteten, zwar drehsteifen,aber seitlich biegbaren, rohrförmigen Abschnitt mit Durchbrüchen, wie er in der DE-PS 32 19 629 beschrieben ist, auf die hier Bezug genommen wird. Dadurch wird die automatische Ausrichtung des Werkzeugs zum Führungselement durch dieses und damit auch zum Werkstück erleichtert.

Die Vorrichtung nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung führt folgendes Verfahren aus:

Das Werkstück 14 wird in einer Spannvorrichtung aufgenommen, und mittels der Ansetzeinrichtung 60 und der Indexierein­ richtung 61 wird das Führungselement 13 unmittelbar an­ schließend an die Eingangsmündung 17 der zu bearbeitenden Bohrung 15 genau positioniert angebracht, so daß die Führungsfläche oder -bohrung 22 exakt mit der Bohrung 15 fluchtet. Die Fluchtung stimmt mit der Soll-Bohrungsachse überein und muß nicht notwendigerweise auch mit der Achse der noch nicht bearbeiteten Bohrung genau übereinstimmen. Die Vorrichtung kann somit auch in gewissem Umfang eine Achslagen-Korrektur bewirken.

Das Honwerkzeug 12 wird mit fest auf den Fertigdurchmesser eingestelltem Wirkdurchmesser (Durchmesser der Kalibrierzone 41) mittels des Hubantriebes 53 von oben eingefahren, läuft zuerst in die Führungsbohrung 22 ein und wird genau ausge­ richtet und geführt, wobei die Kalibrierzone 41 mit der Führungsfläche 22 zusammenwirkt.

Unter dieser genauen Führung läuft das Werkzeug in die un­ bearbeitete Bohrung 16 ein, deren Durchmesser um einige hun­ dertstel oder tausendstel Millimeter geringer ist als der der Kalibrierzone beziehungsweise der Führungsfläche. Das Honwerkzeug schneidet daher mit seiner konischen Schneidzone 40 genau entsprechend der Sollachse an und arbeitet sich unter ständigem Dreh- und Hubantrieb in die Bohrung 15 hinein, wobei die Bearbeitungsfläche 16 auf den Durchmesser der Kalibrierzone 41 gehont wird.

Wenn das Werkzeug mit der Schneidzone 40 und der Kalibrier­ zone 41 in die Werkstückbohrung 15 eingedrungen ist, so tritt die Führung durch die Führungsfläche 22 weitgehend außer Funktion, weil dann die hintere Führungszone 42 sich im Durchmesser etwas verringert, so daß keine enge Führung mit der Führungsfläche 22 mehr vorhanden ist. Es ist fest­ gestellt worden, daß zumindest von diesem Moment an das Werkzeug im Zusammenwirken mit dem Werkstück selbst Führungseigenschaften entwickelt. Die Kalibrierzone 41 und derjenige Teil, der von der Schneidzone 40 mit dem Werkstück in Eingriff ist, sorgen für eine gute und ausreichende Führung. So können auch längere Werkstückbohrungen be­ arbeitet werden, obwohl das Werkzeug insbesondere für kurze Bohrungen geeignet ist.

Wenn das Werkzeug am unteren Ende 18 der Bearbeitungsfläche 16 angelangt ist und schließlich die Kalibrierzone 41 diese Linie überlaufen hat, ist die Bearbeitungsfläche 16 prak­ tisch fertig bearbeitet. Schneid- und Kalibrierzone befinden sich im Bereich des Freistichs 19. Sollte ein solcher Frei­ stich konstruktiv nicht möglich sein, so kann die Bohrung im unteren Abschnitt um einige hundertstel oder tausendstel von dem Fertigmaß der übrigen Bohrung abweichen. Dieser Bereich ist jedoch auf eine geringe Länge beschränkt.

Beim Rückhub des Werkzeuges unter fortgesetzter Drehung in der gleichen Richtung läuft die Kalibrierzone noch einmal über die Bearbeitungsfläche 16 und sorgt für eine Nachbear­ beitung, die insbesondere auch den für die Honbearbeitung typischen und für die Ölhaltung der Bearbeitungsfläche wichtigen Kreuzschliff sorgt.

Im Rahmen der Erfindung sind von dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel viele Abwandlungen möglich. So könnte beispielsweise die Führungsfläche 22 aus mehreren einzelnen verschleißfest beschichteten oder aus derartigen Materialien bestehenden Einzelleisten bestehen, die in Achsrichtung ver­ laufen. Das Werkzeug könnte, statt als Leistenwerkzeug aus­ gebildet zu sein, ein gegebenenfalls aufweitbares Schaft-, Dorn- oder Rohrwerkzeug sein. Die Aufweitung könnte statt mittels eines Konus auch mit anderen Aufweitmechanismen, beispielsweise mit einem Drehstern versehen sein. Es ist ferner dargelegt worden, daß die Führungsfläche 22 statt mit dem Honbelag auch mit einer anderen Werkzeugfläche, bei­ spielsweise den Schaft im Bereich des oberen Teils des Werk­ zeugkörpers 30 zusammenarbeiten könnte. Die Führungselemente könnten dann aus einer Buchse bestehen, die gegebenenfalls auch beim Ausfahren des Werkzeuges mit hochgenommen wird und sich danach in einer Kalibrieröffnung wieder genau aus­ richtet.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Honbearbeitung von Werkstücken (14) mit einem Honwerkzeug (12), das aufweitbare Honbeläge (38) aufweist, die Material von einer Bearbeitungsfläche (16) des Werkstückes (14) abtragen und die eine sich erweiternde Schneidzone (40) sowie eine auf das Fertig­ maß der Bearbeitungsfläche (16) vor Bearbeitungsbeginn fest einstellbare Kalibrierzone (41) aufweisen, und mit einer Führungseinrichtung zur Führung des Werkzeuges (12) relativ zum Werkstück (14), dadurch gekennzeich­ net, daß die Führungseinrichtung wenigstens eine Führungsfläche (22) an einem zum Werkstück (14) ausge­ richteten und relativ zu diesem fest angeordneten Führungselement (13) aufweist, die mit einer Werkzeug­ fläche zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement (13) eine Führungsbuchse auf­ weist, deren Innenflächen die Führungsflächen (22) bil­ den.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungsflächen (22) mit einem Ver­ schleißschutzbelag (24) versehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsflächen (22) Innenflächen einer Bohrung im Führungselement (13) sind, deren Durchmesser dem Fertigmaß der Bearbeitungs­ fläche (16) entspricht, daß das Führungselement an­ grenzend an die Werkstückbohrung angeordnet ist und die Führungsflächen zum Führen der Honbeläge, insbesondere im Bereich der Kalibrierzone (41), ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug (12) an seinem beim Bearbeitunghub vorderen Ende (39) mit der Schneidzone (40) beginnt, die vorzugsweise, ebenso wie die Kalibrierzone (41), in Relation zum Werkzeugdurch­ messer kurz ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Bearbeitungshubrichtung hinter der Kalibrierzone (41) eine sich gegebenenfalls leicht konische Führungszone (42) vorzugsweise stufen­ los anschließt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (22) mit einer Werkzeugfläche am Werkzeugkörper (30) zusammen­ wirkt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (12) zur Be­ arbeitung der Bearbeitungsfläche (16) bis zum Fertigmaß in einem Hin- und Rückhub, gegebenenfalls unter An­ schluß eines oder einiger Egalisierungshübe ohne we­ sentliche Spanabnahme, ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (22) oder eine ihr zugeordnete Fläche als Referenzfläche nach Art eines Lehrringes für das Werkzeug, insbeson­ dere zu dessen Ein- und Nachstellung, ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einer vorzugsweise zu einer Honmaschine (51) gehörende Indexiereinrichtung (61) aufweist, die das Werkstück (14) und das Führungs­ element (13) in einer zueinander ausgerichteten Lage anordnet.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement Teil einer Werkzeugspanneinrichtung ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (12) relativ zum Führungselement (13) radialbeweglich geführt ist.