DE4303526A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Honbearbeitung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Honbearbeitung von Werkstücken mit mindestens einer Bohrung.

Es ist bekannt, daß man beim Honen von Bohrungen je nach Art der Führung des Werkzeugs neben der Verbesserung der Ober­ flächengüte auch Verbesserungen der Form erreichen kann. Will man eine Verbesserung der Orthogonalität der Bohrungsachse erreichen, so muß man dafür sorgen, daß das Werkzeug nicht vom Werkstück geführt wird, sondern in einer Führung der Honvorrichtung oder der Halterung hierfür. Es ist sinnvoll, diese Führungen, ggf. auch nur eine Führung, möglichst nahe am Werkstück anzubringen. Der Abstand zwischen dem Werkstück und der Führungsbuchse ist jedoch durch die Größe des Über­ laufs der Honbearbeitung bestimmt. Dieser beträgt beispiels­ weise ein Drittel bis zur Hälfte der Honsteinlänge. Insbeson­ dere bei sehr langen Honwerkzeugen ist daher bei den bekann­ ten Vorrichtungen ein großer Abstand zwischen der zu bear­ beitenden Bohrung des Werkstücks und der Führung für das Honwerkzeug vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, die eine nochmals weitere Verbesserung der Lage der geometrischen Achse herzu­ stellen erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrich­ tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vor. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

Während im Stand der Technik die Führungselemente, die meistens als Führungsbuchsen ausgebildet sind, stehen blei­ ben, so daß zwischen dem Führungsabschnitt des Honwerkzeugs und der Führungsbuchse eine Relativdrehung auftritt, wird nach der Erfindung das Führungselement, beispielsweise eine Führungsbuchse, mitgedreht. Es tritt zwar auch noch eine Relativbewegung auf, jedoch nur in einer Richtung, nämlich der Hubrichtung. Das Vorhandensein der mindestens einen Ausnehmung in der ansonsten zylindrischen Führungsfläche macht es möglich, die eigentlichen Honelemente des Honwerk­ zeugs, beispielsweise Honleisten, durch die Ausnehmungen hindurch zu fahren. Dadurch ist es möglich, den Überlauf bei der Honbearbeitung durch die Führungsbuchse hindurch anzu­ ordnen. Daher können die Führungselemente bis unmittelbar an die Stirnfläche des zu bearbeitenden Werkzeugs herangerückt werden. Die Führung des Werkzeugs, d. h. seine Positionierung auf der Drehachse, erfolgt daher unmittelbar im Bereich der Stelle, wo die Führung besonders erforderlich ist. Verwendet man zwei Führungen, so wird durch die Maßnahme nach der Erfindung der Abstand zwischen den beiden Führungen und damit die nicht unterstützte Länge des Werkzeugs verringert. Dies ist insbesondere bei langen Werkzeugen von besonderem Vor­ teil.

Der Drehantrieb für das Führungselement kann in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil von dem Drehantrieb für das Hon­ werkzeug abgeleitet werden. Auf diese Weise kann besonders einfach für eine Synchronisierung gesorgt werden. Es ist beispielsweise nur einmal erforderlich, die Ausrichtung zwischen dem Honwerkzeug und der Führungsbuchse durchzufüh­ ren. Diese bleibt dann aufrechterhalten.

Dabei kann der Drehantrieb für das Führungselement über ein Getriebe mit dem Drehantrieb der Honspindel verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, daß der Drehantrieb des Führungselements durch das Honwerk­ zeug selbst erfolgt. Dies kann beispielsweise dadurch ge­ schehen, daß derjenige Bereich des Werkzeugs, der als Füh­ rungsabschnitt dienen kann, eine schmale in Längsrichtung verlaufende vorspringende Kante aufweist, die in eine ent­ sprechende Führungsausnehmung des Führungselements eingreift. Ebenfalls möglich ist eine von der Kreisform abweichende Form des Führungsabschnitts des Honwerkzeugs.

Der Führungsabschnitt des Honwerkzeugs, der kein getrennter Abschnitt zu sein braucht, kann als der Teil des Werkzeugs definiert werden, bis zu dem das Honwerkzeug in dem entspre­ chenden Umsteuerpunkt in das Führungselement eingefahren wurde.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Drehantrieb eine mit der Honspindel und dem Führungselement getrieblich verbindbare Welle aufweist. Diese kann beispiels­ weise parallel zu der Drehachse des Honwerkzeugs verlaufen.

Für eine besonders einfach durchzuführende Synchronisierung kann der Antrieb dieser Welle über einen Zahnriemen erfolgen.

Die Welle braucht im übrigen nicht mit der gleichen Geschwin­ digkeit umzulaufen wie das Honwerkzeug.

Besonders günstig ist es, wenn in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, daß die Führung im Bereich beider axialer Stirnseiten je ein Führungselement aufweist.

Die Vorrichtung, die von der Erfindung vorgeschlagen wird, ist insbesondere bei langen und schlanken Honwerkzeugen von Vorteil. Sie kann insbesondere Anwendung finden bei der Bearbeitung von Werkstücken mit mehreren axial ausgerichteten Bohrungen. Derartige Bohrungen gibt es beispielsweise bei den Kurbelwellengehäusen von Mehrzylindermotoren.

Die Erfindung ist ebenfalls mit Vorteil anwendbar bei der Be­ arbeitung mehrerer zu einem Paket zusammengefaßter Werk­ stücke, beispielsweise mehreren Pleueln.

Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren zur Honbear­ beitung von Werkstücken mit mindestens einer Bohrung mit Hilfe eines Werkzeugs besteht darin, daß das Honwerkzeug in der üblichen Art dreh- und hubangetrieben und im Bereich mindestens einer axialen Stirnseite des Werkstücks von einem Führungselement geführt wird. Dieses Führungselement wird nun synchron mit der Drehung des Honwerkzeugs mitgedreht.

Auf diese Weise wird es möglich, das Führungselement näher an das Werkstück heranzubringen. Das Honwerkzeug wird erfin­ dungsgemäß von dem Führungselement nur im Bereich zwischen seinen Honelementen geführt.

Die Drehung des Führungselements wird von dem Drehantrieb des Honwerkzeugs abgeleitet, wobei dies durch ein Getriebe erfolgen kann.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß das Führungselement von dem Honwerkzeug selbst gedreht wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der folgenden Be­ schreibung bevorzugter Ausführungsformen, sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 die Anordnung der wichtigsten Teile der von der Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Stirnansicht eines Führungselements mit eingesetztem Honwerkzeug;

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung bei einer anderen Ausführungsform.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Honbear­ beitung von Werkstücken enthält eine Honspindel 1, die in einer nicht dargestellten Honmaschine angeordnet ist und von dieser dreh- und hubangetrieben wird. Mit der Honspindel 1 verbunden ist ein Zahnrad 2, das sich mit der Honspindel 1 mitbewegt.

An der Honspindel 1 ist in nicht dargestellter Weise ein Honwerkzeug 3 befestigt, das die Bewegung der Honspindel 1 mitmacht. Das Honwerkzeug 3 erstreckt sich durch die fünf axial ausgerichteten Bohrungen 4 eines Werkstücks 5, im dargestellten Beispiel eines Kurbelwellengehäuses eines Reihenmotors. Das Werkstück 5 wird mit Hilfe einer Halterung, die ebenfalls nicht dargestellt ist, festgehalten.

Die Vorrichtung enthält eine Führung 6, die zwei Führungsele­ mente 7, 8 aufweist. Beide Führungselemente 7, 8 sind unmit­ telbar benachbart zu einer axialen Stirnseite des Werkstücks 5 angeordnet und mit Hilfe von schematisch angedeuteten Kugellagern 10 drehbar gelagert.

Das Honwerkzeug 3 weist mindestens ein Honelement 11, bei­ spielsweise in Form einer Honleiste, auf. Das Honelement 11 erstreckt sich bis in die Nähe des oberen stirnseitigen Endes des Honwerkzeugs 3. Es reicht also in einen Bereich des Honwerkzeugs 3 hinein, der innerhalb des Führungselements 7 angeordnet ist. Das gleiche gilt ebenfalls für das untere Führungselement 8.

Mit dem bereits erwähnten Zahnrad 2 ist über einen Zahnriemen 12 ein weiteres Zahnrad 13 getrieblich verbunden. Beide Zahnräder sind in einer nicht dargestellten Einrichtung gelagert, beispielsweise in einem Gehäuse. Diese Einrichtung macht die Hubbewegung der Honspindel 1 mit.

Parallel zur Honspindel 1 und dem Werkzeug 3 ist eine An­ triebswelle 14 angeordnet, die in mindestens zwei ortsfesten Lagern 15, 16 gelagert ist. Die Antriebswelle 14 ist in ihrer Axialrichtung nicht verlagerbar. In ihrem oberen Bereich weist die Antriebswelle 14 einen Eingriffsbereich 17 mit einem zahnartigen Außenumfang auf. Der Außenumfang des Eingriffsbereichs 17 entspricht in Form und Abmessung der Innenöffnung des Zahnrads 13. Bei der axialen Hubbewegung des Zahnrads 13 gleitet dieses also längs des Eingriffsbe­ reichs 17, wobei eine Drehung des Zahnrads 13 ebenfalls zu einer Drehung der Antriebswelle 14 führt.

Im Bereich des Führungselements 7 weist die Antriebswelle 14 ein mit ihr verbundenes Zahnrad 18 auf, das über einen weiteren Zahnriemen 19 mit dem Führungselement 7 verbunden ist, das an seinem Außenumfang eine Verzahnung 20 aufweist.

Auch das zweite Führungselement 8 weist an seinem Umfang eine Verzahnung 20 auf, über die ein Zahnriemen 21 gelegt ist. Dieser kämmt mit einem Zahnrad 22, das ebenfalls auf der Antriebswelle 14 befestigt ist.

Auf diese Weise führt eine Drehung der Honspindel 1 zu einer Drehung der Antriebswelle 14 und damit zu einer Drehung der beiden Führungselemente 7, 8. Die Abmessungen der einzelnen Zahnräder sind so gewählt, daß diese Drehung der Führungsele­ mente 7, 8 synchron zu der Drehung des Honwerkzeugs 3 er­ folgt.

Fig. 2 zeigt vereinfacht die Zuordnung von Honwerkzeug 3 zu einem der beiden Führungselemente 8. Das Honwerkzeug 3 weist im dargestellten Beispiel vier Honleisten 11 auf, die gegen­ über dem kreisförmigen Querschnitt des Honwerkzeugs 3 vor­ springen. Im Bereich zwischen den Honelementen 11 ist das Honwerkzeug 3 mit einem kreisförmigen Querschnitt versehen. Der Durchmesser dieses Führungsabschnitts entspricht dem Durchmesser der Innenbohrung des Führungselements 8. Die beiden Teile liegen also aneinander an. Die Innenöffnung des Führungselements 8 bildet eine zylindrische Führungsfläche. Diese Führungsfläche weist eine der Zahl der Honelemente 11 gleiche Zahl von Ausnehmungen 23 auf, die sich in Axialrich­ tung erstrecken. Die Ausnehmungen 23 sind etwas größer als die Honelemente 11, so daß die Honelemente 11 in den Ausneh­ mungen 23 liegen, ohne deren Begrenzungsflächen zu berühren. Sobald das Honwerkzeug 3 in der in Fig. 2 ersichtlichen Umfangsausrichtung gegenüber dem Führungselement 8 angeordnet ist, erfolgt eine synchrone Mitdrehung des Führungselements 8 mit dem Honwerkzeug 3. Bei der Honbearbeitung kann der Überlauf des Honwerkzeugs 3 also so eingestellt werden, daß die Honelemente durch das Führungselement 8 hindurchlaufen können. Das gleiche gilt natürlich auch für das Führungsele­ ment 7 an der gegenüberliegenden Stirnseite des Werkstücks 5. Die Drehbewegung wird dem Führungselement 8 durch den be­ reits erwähnten Zahnriemen 21 übertragen, der mit der Außenverzahnung 20 in Eingriff steht.

Fig. 3 zeigt stark vereinfacht ein Führungselement 28, das mit einem Honwerkzeug mit einem quadratischen Führungsab­ schnitt zusammenwirkt. In diesem Fall ist in Umfangsrichtung bzw. Drehrichtung ein Formschluß zwischen dem Führungsab­ schnitt 29 des Honwerkzeugs 3 und der zylindrischen Innenaus­ nehmung des Führungselements 28 gegeben, so daß der Drehan­ trieb des Führungselements 28 und die Synchronisierung von dem Honwerkzeug 3 selbst übernommen wird. Das Führungselement 28 ist wieder drehbar gelagert, jedoch benötigt es keinen eigenen Antrieb über eine Antriebswelle 14.

Selbstverständlich ist es auch möglich, ein Honwerkzeug mit kreisrundem Führungsabschnitt zu verwenden und diesem eine in Längsrichtung verlaufende Leiste vorzusehen, die den Antrieb der Führungselemente 7, 8 übernehmen könnte.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Honbearbeitung von Werkstücken (5) mit mindestens einer Bohrung (4), mit

• 1.1 einer Halterung für das Werkstück (5)
• 1.2 einem Honwerkzeug (3), das
  • 1.2.1 mindestens einen sich an ein axiales Ende des Werkzeugs (3) anschließenden Führungsabschnitt und
  • 1.2.2 mindestens ein sich im wesentlichen in Längsrich­ tung bis in den Führungsabschnitt erstreckendes Honelement (11) aufweist,
• 1.3 einem Honantrieb für das Werkzeug (3),
• 1.4 einer Führung (6) für das Werkzeug (3), die
  • 1.4.1 im Bereich mindestens einer axialen Stirnseite des Werkstücks (5) ein Führungselement (7, 8) für den Führungsabschnitt des Werkzeugs (3),
    • 1.4.1.1 das in seiner zylindrischen Führungsfläche eine in Anordnung und Abmessung dem Honelement (11) ent­ sprechende in Axialrichtung verlaufende Ausnehmung (23) aufweist und
    • 1.4.1.2 um die Achse des Honwerkzeugs (3) drehbar gelagert ist, und
  • 1.4.2 einen Drehantrieb für das Führungselement (7, 8, 28) aufweist, das
    • 1.4.2.1 dieses synchron zum Honwerkzeug (3) antreibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Drehan­ trieb durch ein in Drehrichtung formschlüssiges Eingreifen des Honwerkzeugs (3) in das Führungsele­ ment (28) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Drehantrieb von dem Honantrieb antreibbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, bei der der Drehantrieb eine mit der Honspindel (1) und dem Führungselement (7, 8) getrieblich verbindbare Welle (14) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Welle (14) über einen Zahnriemen (12) antreibbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der das Führungselement (7, 8) über einen Zahnrie­ men (19, 21) antreibbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, bei der die Führung (6) im Bereich beider axialer Stirnseiten des Werkstücks (5) je ein Führungselement (7, 8, 28) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, zur Bearbeitung von Werkstücken (5) mit mehreren axial ausgerichteten Bohrungen (4).

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, zur Paketbearbeitung mehrerer Werkstücke.

10. Verfahren zur Honbearbeitung von Werkstücken (5) mit mindestens einer Bohrung (4) mit Hilfe eines Honwerkzeugs (3), bei dem

• 10.1 das Honwerkzeug (3) dreh- und hubangetrieben wird,
• 10.2 das Honwerkzeug (3) im Bereich mindestens einer axialen Stirnseite des Werkstücks (5) von einem Führungselement (7, 8, 28) geführt wird, und
• 10.3 das Führungselement (7, 8, 28) synchron mit der Drehung des Honwerkzeugs (3) mitgedreht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Drehung des Führungselements (7, 8) von dem Drehantrieb des Honwerkzeugs (3) abgeleitet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das Führungselement (28) von dem Honwerkzeug (3) gedreht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem Honwerkzeug (3) von dem Führungselement (7, 8, 28) nur im Bereich zwischen seinen Honelementen (11) geführt wird.