DE69032677T2

DE69032677T2 - Honwerkzeug und dieses honwerkzeug verwendendes hochgenaues feinstbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE69032677T2
Application number: DE69032677T
Authority: DE
Inventors: Katsutoshi Aichi-Gun Aichi-Ken 470-01 Higashikawa
Original assignee: Toyo Co Ltd
Current assignee: Toyo Co Ltd
Priority date: 1990-08-04
Filing date: 1990-08-04
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2010-08-05
Also published as: WO1992002335A1; EP0610498A4; EP0610498B1; DE69032677D1; EP0610498A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Honwerkzeug zum hochpräzisen Honen eines Werkstücks sowie ein äußerst präzises Feinbearbeitungsverfahren unter Verwendung dieses Honwerkzeugs.
Üblicherweise wird beim Honen ein Werkzeug eingesetzt, an dessen Außenumfangsfläche eine Anzahl von Schleifsteinen befestigt ist. Dieses Werkzeug wird dabei zur Ausführung der Schleifarbeit über eine Distanz hinweg hin- und herbewegt, die der Bearbeitungsfläche des Werkstücks entspricht, während es gleichzeitig eine Drehbewegung ausführt.
Ein Beispiel eines solchen Honwerkzeugs ist in Fig. 1 dargestellt.
Das Honwerkzeug 61 umfaßt eine hohle Spindel 62 und eine Vielzahl von Schleifsteinen 66, die auf der Außenumfangsfläche des oberen Endbereichs 63 der Spindel 62 angebracht sind und sich in radialer Richtung verschieben lassen. Die Schleifsteine 66 führen eine Drehbewegung aus, während sie durch eine Halterungsplatte 67 nach außen gedrückt werden, indem ein beweglicher Kegelabschnitt 65 eines Spindelschafts 64 sich nach oben bzw. unten bewegt. Sie werden dabei mehrmals über die der Bearbeitungsfläche entsprechende Distanz hinweg auf- und abbewegt, wodurch ein vorbestimmter Durchmesser schleifbearbeitet wird.
Beim Honen mit einem solchen Honwerkzeug 61 kommt es jedoch leicht zum Abschleifen der Kante von Vorsprüngen 81a, wenn sich das Honwerkzeug immer wieder entlang der Umfangsfläche einer in einem Werkstück 80 vorgesehenen Öffnung 81 auf- und abbewegt (siehe Fig. 2) Außerdem besteht bei verschieden langen Vorsprüngen 81a ein Problem darin, daß der kürzere Vorsprung 81a stärker bearbeitet und der entsprechende Enddurchmesser hierdurch größer wird.
Erhöht man zur Verbesserung der Bearbeitungsleistung die Geschwindigkeit der Auf- und Abbewegung, so wird der Schleifstein 66 belastet und ggf. zerrieben, was wiederum zu einer Leistungsverringerung führt.
Zur Erhöhung der Bearbeitungsleistung wird deshalb manchmal ein Honwerkzeug mit zwei Garnituren von Schleifabschnitten vorgesehen, wobei die Grob- und die Feinbearbeitung kontinuierlich ablaufen können.
In Fig. 3 ist ein Honwerkzeug 71 mit dem erwähnten Aufbau dargestellt. Das Honwerkzeug 71 besteht aus einem zylindrischen Körper 72, wobei am oberen Endbereich des Körpers 72 ein Hauptschleifabschnitt 73 vorgesehen ist, welcher einen Grobbearbeitungs-Schleifstein umfaßt, und wobei im Mittelbereich ein Feinbearbeitungsabschnitt 74 mit einem Feinbearbeitungs-Schleifstein vorhanden ist. Im Inneren des Hauptbearbeitungsabschnitts 73 ist ein kegelförmiger Einstellstab 75 derart angeordnet, daß durch ihn der Durchmesser des Hauptschleifabschnitts eingestellt werden kann, während im Inneren des Feinbearbeitungsabschnitts 74 ein kegelförmiger Einstellstab 77 zur Einstellung des Durchmessers des Feinbearbeitungsabschnitts vorgesehen ist.
Sobald der Hauptbearbeitungs- und der Feinbearbeitungsdurchmesser eingestellt sind, wird das Honwerkzeug 71 in eine Drehbewegung versetzt und über eine der Bearbeitungsfläche entsprechende Distanz hinweg bewegt, wodurch die Schleiffeinbearbeitung des beschriebenen Durchmessers erfolgt.
Bei einem derartigen Honwerkzeug 71 tritt jedoch das Problem auf, daß das Honwerkzeug 71 eine Rollbewegung seitlich zum Werkstück ausführen kann, was einer Einhaltung der Geradlinigkeit der durch das Schleifen feinbearbeiteten Öffnung entgegensteht. Außerdem ergibt sich bei höherer Bewegungsgeschwindigkeit des Werkzeugs das Problem, daß es zu einer Belastung bzw. einem Zerreiben des Hauptschleifsteins 73 und des Feinbearbeitungsschleifsteins 74 kommt.
In der GB 22 23 704 A ist ein bekanntes Bearbeitungswerkzeug beschrieben, das in einem Honwerkzeug zum Honen einer Bearbeitungsfläche bestimmter Länge eines Werkstücks besteht, wobei das Honwerkzeug in Achsrichtung eines mit einem freien Endabschnitt und einem Befestigungsendabschnitt zur Befestigung des Werkzeugs an einer Maschine versehenen Körpers mehrere Schleifabschnitte aufweist und dabei die folgenden Teile umfaßt:
- einen am freien Endabschnitt des Körpers angebrachten Führungsabschnitt, der an das Werkstück angelegt werden kann,
- einen Grobbearbeitungsabschnitt, der in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Bereich des Führungsabschnitts angebracht ist,
- einen Feinbearbeitungsabschnitt, der in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Grobbearbeitungsabschnitt angeordnet ist und sich in radialer Richtung elastisch verformen läßt,
- einen in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Feinbearbeitungsabschnitt angebrachten Korrekturabschnitt, der eine Wölbung der Bearbeitungsfläche in der Achsrichtung des Körpers wirksam ausgleicht und dessen Länge größer ist als die Gesamtlänge der zu honenden Bearbeitungsfläche des Werkstücks in Richtung der Bearbeitungsachse;
- eine Kegelbohrung, die an der Innenseite des Feinbearbeitungsabschnitts ausgeformt ist; und
- einen Einstellabschnitt, der sich aufgrund seiner Form in die Kegelbohrung einpassen läßt und mit dessen Hilfe der Bearbeitungsdurchmesser des Feinbearbeitungsabschnitts eingestellt werden kann.
Die JP 53-113 397 beschreibt ein Verfahren, bei dem ein stabartiges Honwerkzeug während des Vorschubs durch das Werkstück gleichzeitig in axiale Schwingungsbewegungen geringen Ausmaßes versetzt wird.
Zur Lösung der beim Stand der Technik auftretenden, oben beschriebenen Probleme und zur Bereitstellung eines verbesserten Werkzeugs sowie eines verbesserten Feinbearbeitungsverfahrens, sind das erfindungsgemäße Honwerkzeug sowie das äußerst präzise Feinbearbeitungsverfahren unter Einsatz dieses Honwerkzeugs wie folgt beschaffen: Das erfindungsgemäße Honwerkzeug weist in Achsrichtung eines mit einem freien Endabschnitt und einem Befestigungsendabschnitt zur Befestigung des Werkzeugs an einer Maschine versehenen Körpers eine Vielzahl von Schleifabschnitten auf und umfaßt dabei einen am freien Endabschnitt des Körpers angebrachten Führungsabschnitt, der an das Werkstück angelegt werden kann, einen Grobbearbeitungsabschnitt, der in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Bereich des Führungsabschnitts angebracht ist und sich in radialer Richtung elastisch verformen läßt, einen Feinbearbeitungsabschnitt, der in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Grobbearbeitungsabschnitt angeordnet ist und sich in radialer Richtung elastisch verformen läßt, einen in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Feinbearbeitungsabschnitt angebrachten Korrekturabschnitt, der eine Wölbung der Bearbeitungsfläche in Achsrichtung des Körpers wirksam ausgleicht und über einen Durchmesser verfügt, welcher geringfügig kleiner ist als der Bearbeitungsdurchmesser des Feinbearbeitungsabschnitts, während seine Länge größer ist als die Gesamtlänge der zu honenden Bearbeitungsfläche des Werkstücks in Richtung der Bearbeitungsachse, wobei wenigstens an der Innenseite des Schleif- und des Feinbearbeitungsabschnitts eine Kegelbohrung ausgeformt ist, deren Öffnung sich in Richtung auf das freie Ende des Körpers hin gleichmäßig aufweitet, wobei weiterhin ein Einstellabschnitt vorgesehen ist, der sich aufgrund seiner Form in die Kegelbohrung einpassen läßt, wenigstens zwei Kegelabschnitte aufweist und mit dessen Hilfe die Bearbeitungsdurchmesser des Grobbearbeitungsabschnitts und des Feinbearbeitungsabschnitts gleich zeitig eingestellt werden können, und wobei ein Universalgelenk an der den Befestigungsendabschnitt aufweisenden Seite des Körpers angebracht ist.
Vom freien Endabschnitt des Körpers kann sich eine Vielzahl von Ölnuten zu dessen Befestigungsendabschnitt erstrecken.
Der Grobbearbeitungsabschnitt und der Feinbearbeitungsabschnitt können mit Schlitzen versehen sein, um eine elastische Verformung in jede radiale Richtung zu erleichtern. Außerdem können Schlitze des Grobbearbeitungsabschnitts und Schlitze des Feinbearbeitungsabschnitts in Umfangrichtung des Körpers abwechselnd zueinander angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein äußerst präzises Feinbearbeitungsverfahren zum Honen einer Bearbeitungsfläche, an der eine präzise Feinbearbeitung durchgeführt werden soll, mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Arbeitsschritte umfaßt: Ausführen einer Vorschubbewegung des Honwerkzeugs auf einen Bereich der Bearbeitungsfläche zu, der präzise feinbearbeitet werden soll, während das Honwerkzeug relativ zur Bearbeitungsfläche eine Rotations- und eine Hin- und Herbewegung ausführt; Anlegen des Führungsabschnitts an den zu honenden Bereich und Haltern des Befestigungsendabschnitts des Honwerkzeugs zur Ausführung der Rotationsbewegung des Werkzeugs, während das Honwerkzeug die beschriebene Vorschubbewegung ausführt, Hineindrücken des Grobbearbeitungsabschnitts und des Feinbearbeitungsabschnitts in den zu honenden Bereich, während der Führungsabschnitt wie beschrieben anliegt und das Honwerkzeug weiter eine Vorschub- und gleichzeitig eine Rotations- und eine Hin- und Herbewegung ausführt, wodurch der zu honende Bereich zuerst mit dem Grobbearbeitungsabschnitt und dann mit dem Feinbearbeitungsabschnitt spanend bearbeitet wird; Ausführen einer Vorschubbewegung des Korrekturabschnitts des Honwerkzeugs durch die Bearbeitungsfläche des gehonten Bereichs und Korrekturfeinbearbeitung dieses gehonten Bereichs zur Sicherstellung der Geradlinigkeit der Honbearbeitung, während gleichzeitig die Vorschubbewegung des Honwerkzeugs und dessen Rotations- und Hin- und Herbewegung fortgesetzt wird; und Beenden der Vorschub-, der Rotations- und der Hin- und Herbewegung des Honwerkzeugs und Herausziehen des Honwerkzeugs aus dem korrekturfeinbearbeiteten gehonten Bereich.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Honwerkzeugs gemäß dem Stand der Technik, wobei die Bearbeitung in einer Durchmesser-Vergrößerung mit Hilfe eines einen Kegelbereich umfassenden Schaftelements besteht;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Beispiels für ein Werkstück;
Fig. 3 eine Schnittansicht eines Beispiels für ein Honwerkzeug mit zwei Schleifabschnitt-Garnituren gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4 eine Außenansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs;
Fig. 5 eine Längsschnittansicht dieses Honwerkzeugs;
Fig. 6 eine Schnittansicht entlang des Pfeils A in Fig. 5;
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang des Pfeils B in Fig. 5;
Fig. 8 eine Schnittansicht entlang des Pfeils C in Fig. 5;
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Honmaschine, mit deren Hilfe das erfindungsgemäße äußerst präzise Feinbearbeitungsverfahren ausgeführt werden kann;
Fig. 10 eine Aufsicht auf diese Honmaschine;
Fig. 11 eine vergrößerte Schnittansicht einer Vorrichtung zur Ausführung einer kleineren Auf- und Abbewegung;
Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung der Exzentrizität eines exzentrischen Reifens; und
Fig. 13 ein Kurvenliniendiagramm zur Erläuterung der jeweiligen Position des Honwerkzeugs in bezug zum Werkstück.
Ein in den Fig. 4 und 5 dargestelltes Honwerkzeug 1 besteht im wesentlichen aus einem Körper 2, der mit einem Führungsabschnitt 5, einem Grobbearbeitungsabschnitt 7, einem Feinbearbeitungsabschnitt 10, einem Korrekturabschnitt 13 und einer Kegelbohrung 17, einem am oberen Endbereich des Körpers 2 befindlichen, aus einem Universalgelenk bestehenden Gelenkbereich 3 und einem Einstellabschnitt 20 versehen ist, welcher sich aufgrund seiner Form in die Kegelbohrung 17 einpassen läßt.
Der Körper 2 ist als Stabelement ausgeformt und an seiner Außenumfangsfläche mit einer Vielzahl von Ölnuten 15 versehen, die sich vom Führungsabschnitt 5 bis zum Korrekturabschnitt 13 erstrecken.
Der Führungsabschnitt 5 befindet sich an der Außenumfangsfläche des oberen Endbereichs des Körpers und wird beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in Außenumfangsrichtung von Ölnuten 15 unterteilt. Der Außenumfang des Führungsbereichs 5 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der im Werkstück vorgesehenen Öffnung vor der Feinbearbeitung.
Der Grobbearbeitungsabschnitt 7 ist neben dem oberen Bereich des Führungsabschnitts 5 angeordnet und wird in Außenumfangsrichtung von Ölnuten 15 unterteilt.
Der Grobbearbeitungsbereich 7 ist mit einem galvanischen Überzug aus grobklassierten Körnern versehen, der einen starken Abrieb erzeugt. Sein Außendurchmesser ist größer als der des Führungsbereiches 5 und geringfügig kleiner als der Feinbearbeitungsdurchmesser des Werkstücks. Die Ölnuten des Grobbearbeitungsbereichs sind im übrigen mit einer Vielzahl von Schlitzen 8 versehen, die sich in Längsrichtung erstrecken und in die Kegelbohrung 17 hineinreichen.
Der Feinbearbeitungsabschnitt 10 befindet sich neben dem oberen Bereich des Grobbearbeitungsabschnitts 7 und wird in Außenumfangsrichtung von den Ölnuten 15 unterteilt. Der Feinbearbeitungsabschnitt 10 ist derart mit zum Feinhonen geeigneten feinklassierten Körnern versehen, daß sein Durchmesser dem Feinbearbeitungsdurchmesser des Werkstücks entspricht.
Der Grobbearbeitungsabschnitt 7 und der Feinbearbeitungsabschnitt 10 können auch durch Aufstecken eines plattenartigen Schleifsteins hergestellt werden, der eine den jeweiligen Schleifabschnitten entsprechende Korngrößenverteilung aufweist.
Die Ölnute 15 des Feinbearbeitungsbereichs 10 sind mit einer Vielzahl von Schlitzen 11 versehen, die sich in Längsrichtung erstrecken und bis in die Kegelbohrung 17 hineinreichen. Die Schlitze 11 sind in Ölnuten angeordnet, die den Ölnuten 15 mit den darin ausgebildeten Schlitzen 8 benachbart sind. Die Schlitze 11 und die Schlitze 8 sind so ausgerichtet, daß sie einander in Umfangsrichtung des Körpers 2 abwechseln. In diesem Fall verbessern die Schlitze 8 und 11 die elastische Verformbarkeit des Grobbearbeitungsabschnitts 7 bzw. des Feinbearbeitungsabschnitts 10 in radialer Richtung.
Neben dem oberen Bereich des Feinbearbeitungsabschnitts 10 befindet sich ein Korrekturabschnitt 13, der in Umfangsrichtung von den Ölnuten 15 unterteilt wird. Der Außendurchmesser des Korrekturabschnitts 13 ist gerinfügig kleiner als der Feinbearbeitungsdurchmesser des Werkstücks und die Länge des Korrekturabschnitts ist größer als die Gesamtlänge des Werkstücks in Werkstückachsrichtung.
Die Kegelbohrung 17 ist an der Innenseite des Grobbearbeitungsabschnitts 7 und des Feinbearbeitungsabschnitts 10 vorgesehen, wobei die Achslinie in beiden Abschnitten die gleiche ist. Die Öffnung der Kegelbohrung weitet sich zum oberen Ende des Körpers 2 hin auf (untere Seite in Fig. 4).
Als Einstellabschnitt 20 dient ein in die Kegelbohrung 17 passendes Stabelement mit einem ersten Kegelbereich 21 und einen zweiten Kegelbereich 22, welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in radialer Richtung vorstehen, sowie einen Gewindebereich, der in Richtung der Achslinie verläuft.
Der erste Kegelbereich 21 liegt auf Höhe der Wandfläche der Kegelbohrung 17 an der Innenseite des Grobbearbeitungsbereichs 7 an, während der zweite Kegelbereich 22 auf Höhe der Wandfläche der Kegelbohrung 17 an der Innenseite des Feinbearbeitungsbereichs 10 anliegt. Die Kegelform der beiden Bereiche entspricht jeweils in etwa der Form der Kegelbohrung 17.
Ein Einstellbolzen 25 steht in Schraubeingriff mit dem Gewindebereich 23 des Einstellabschnitts 20. Wenn der Einstellbereich 20 fest in die Kegelbohrung 17 hineingedrückt wird, so drückt sowohl der erste als auch der zweite Kegelbereich 21, 22 gegen die Wandfläche der Kegelbohrung 17, wobei der Grobbearbeitungsabschnitt 7 und der Feinbearbeitungsabschnitt 10 elastisch verformt werden und der jeweilige Bearbeitungsdurchmesser beider Abschnitte gleichzeitig vergrößert und eingestellt werden kann. In dieser Position bewirkt ein Ziehen am Einstellbolzen 25, daß der Einstellabschnitt 20 sich zur offenen Seite der Kegelbohrung 17 hin bewegt. Hierdurch verringert sich der vom ersten und zweiten Bereich 21, 22 auf die Wandfläche der Kegelbohrung 17 ausgeübte Druck. Die Elastizität des Körpers 2, welcher den Hauptbestandteil des Werkzeugs darstellt, wirkt auf den Grobbearbeitungsabschnitt 7 und den Feinbearbeitungsabschnitt 10 derart in eine Richtung ein, daß sich ihr Durchmesser wieder verkleinert und sie ihre ursprüngliche Form wiedergewinnen, wobei sich beide Bearbeitungsdurchmesser gleichzeitig verkleinern.
Bei einem in der beschriebenen Weise aufgebauten Honwerkzeug 1 wird zur Ausführung der Honbearbeitung der Gelenkbereich 3 an der Hauptspindel der Honmaschine befestigt.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann der Schleifbereich im übrigen nicht nur aus zwei Abschnitten - d. h. dem Grobbearbeitungsabschnitt 7 und dem Feinbearbeitungsabschnitt 10 - bestehen, sondern auch aus drei oder mehr Abschnitten, die auch einen Mittelfeinbearbeitungsabschnitt umfassen.
Im folgenden wird ein äußerst präzises Feinbearbeitungsverfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs erläutert.
Dabei wird zuerst anhand der Fig. 9 bis 12 eine Honmaschine beschrieben, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann.
Die Honmaschine 30 umfaßt einen Ständer 31, einen vom Ständer 31 gehalterten und nach oben und unten verschiebbaren Spindelkasten 32, einen am Spindelkasten 32 befestigten und ebenfalls nach oben und unten verschiebbaren Spindelkopf 33, eine Hauptspindel 40, die drehbeweglich im Spindelkopf 33 angebracht ist und an ihrem unteren Ende ein Honwerkzeug 1 abnehmbar haltert, ein Antriebsrad 45 zum Antrieb der Hauptspindel 40 und zum Drehen des Honwerkzeugs 1, eine Vorrichtung 35 zur Ausführung einer größeren Auf- und Abbewegung, die zum Hin- und Herbewegen des Spindelkopfes 33 in Achsrichtung der Hauptspindel 40 und zur Bewegung des Honwerkzeugs 1 nach oben und unten über eine Distanz hinweg dient, welche der Bearbeitungslänge L (d. h. der Gesamtlänge einer Öffnung Wa in Achsrichtung) des Werkstücks entspricht, sowie eine Vorrichtung 50 zur Ausführung einer kleineren Auf- und Abbewegung, welche Auf- und Abbewegungen mit großer Geschwindigkeit ausführen kann, wobei die der Bearbeitungslänge L entsprechende Distanz die Obergrenze der Bewegungsamplitude darstellt und wobei diese Vorrichtung zum geringfügigen Auf- und Abbewegen des Honwerkzeugs 1 mittels der Hauptspindel 40 dient, wobei die größere und die kleinere Auf- und Abbewegung gleichzeitig mit der Drehbewegung des Honwerkzeugs 1 ablaufen.
Das Antriebsrad 45 der Honmaschine 30 treibt mittels eines Drehantriebs 47 eine Antriebsriemenscheibe 46 an, welche mit einer am oberen Endbereich der Hauptspindel 40 ausgebildeten Keilnut 41 in Eingriff steht.
Die Vorrichtung 35 für die größere Auf- und Abbewegung umfaßt einen Ausleger 34, der vom Spindelkopf 33 vorsteht und einen Innengewindebereich besitzt, ein Kugelgewinde 36, das drehbeweglich vom Spindelkasten 32 gehaltert wird und mit dem Innengewindebereich des Auslegers 34 in Gewindeeingriff steht, sowie einen Antrieb 37, der das Kugelgewinde 36 in Drehbewegung versetzt und antreibt. Durch die Vorwärts- bzw. Rückwärtsdrehung des Kugelgewindes 36 und aufgrund der drehbeweglichen Halterung der Hauptspindel 40 durch den Spindelkopf 33 wird die Hauptspindel über eine größere Strecke nach oben bzw. nach unten bewegt.
Die Vorrichtung 50 zur Ausführung einer kleineren Auf- und Abbewegung umfaßt eine kreisförmige Unterlegscheibe 51 mit einer ebenen Oberfläche, die rechtwinklig zur Achslinie der Hauptspindel 40 ausgerichtet ist und an der Innenseite des Spindelkopfs 33 vorsteht, einen Stift 52, der senkrecht zur Hauptspindel 40 ausgerichtet ist, einen exzentrischen Reifen 54, der drehbeweglichen von beiden Enden des Stiftes 52 und rollbeweglich von der kreisförmigen Unterlegscheibe 51 gehaltert wird, und eine Feder 55 zum Vorspannen der Hauptspindel 40 in eine Richtung mittels eines Flanschbereichs 42 der Hauptspindel 40. Der exzentrische Reifen 54 besitzt einen verengten Durchmesser und wird vom Stift 52 über ein Kugellager 53 drehbeweglich gehaltert.
Bei der Vorrichtung 50 zur Ausführung der kleineren Auf- und Abbewegung führt der exzentrische Reifen 54 auf der kreisförmigen Unterlegscheibe 51 eine Rollbewegung aus, während sich gleichzeitig die Hauptspindel 40 dreht. Durch diese Rollbewegung wird die Hauptspindel um eine geringe Strecke nach oben bzw. unten ausgelenkt, wobei diese Auslenkbewegung in ihrer Amplitude pro Umdrehung der doppelten Exzentrizität "a" zwischen der Achslinie des Stiftes 52 und der Achslinie des exzentrischen Reifens 54 in bezug zum Spindelkopf 33 entspricht.
Die Vorrichtung 50 zur Ausführung der kleineren Auf- und Abbewegung kann auch so gestaltet sein, daß die ringförmige Unterlegscheibe 51 eine Nockenform aufweist und anstatt des exzentrischen Reifens 54 ein konzentrischer Reifen zum Einsatz kommt. Die Vorrichtung kann aber durch eine die Hauptspindel 40 geringfügig auf- und abbewegende Kurbelwelle gebildet werden, welche am Rotationsantrieb befestigt ist.
Im folgenden wird nun das äußerst präzise Feinbearbeitungsverfahren unter Verwendung des Honwerkzeugs 1 und unter Einsatz einer solchen Honmaschine 30 beschrieben.
Zuerst wird der Durchmesser des Führungsabschnitts 5, des Grobbearbeitungsabschnitts 7, des Feinbearbeitungsabschnitts 10 und des Korrekturabschnitts 13 des Honwerkzeugs 1 entsprechend dem Durchmesser der im Werkstück W vorgesehenen Öffnung Wa eingestellt. Insbesondere werden die Bearbeitungsdurchmesser des Grobbearbeitungsabschnitts 7 und des Feinbearbeitungsabschnitts 10 durch entsprechende Einpassung des Einstellabschnitts 20 in die Kegelbohrung 17 eingestellt. Dann wird das Honwerkzeug 1 an der Hauptspindel 40 der Honmaschine 30 befestigt. Die Achslinie der Öffnung Wa im Werkstück W wird weiterhin so ausgerichtet, daß sie mit der Achslinie der Hauptspindel 40 fluchtet und das Werkstück wird an einer unterhalb des Honwerkzeugs 1 befindlichen Tischklemme 57 der Honmaschine 30 befestigt.
Wird nun das Antriebsrad 45 der Honmaschine 30 angetrieben, so drehen sich die Hauptspindel 40 und somit auch das Honwerkzeug 1 mit einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit. Gleichzeitig vollführt aufgrund der Aktivierung der Vorrichtung 50 zur Ausführung der kleineren Auf- und Abbewegung die Hauptspindel 40 eine Auf- und Abbewegung mit einer Amplitude 2a und einer auf die Drehbewegung abgestimmten Periodendauer, wobei gleichzeitig das Honwerkzeug 1 geringfügig auf- und abbewegt wird.
Wird nun die Vorrichtung 35 zur Ausführung der größeren Auf- und Abbewegung betätigt, so bewegt sich der Spindelkopf 33 - und damit gleichzeitig die Hauptspindel 40 - nach unten.
Diese Bewegung der Hauptspindel 40 stellt den Vorschubbewegungsteil der größeren Auf- und Abbewegung dar. Während sich das Honwerkzeug 1 dreht, werden gleichzeitig die kleinere und die größere Auf- und Abbewegung ausgeführt. Das Honwerkzeug bewegt sich dabei nach unten in die Öffnung Wa hinein.
Fig. 13 zeigt ein Kurvendiagramm zur Erläuterung der jeweiligen Position der Außenfläche des Honwerkzeugs 1, wenn dieses sich nach unten bewegt und dabei die kleinere Auf- und Abbewegung ausführt.
Wie dieser Zeichnungsfigur zu entnehmen ist, vollführt das Honwerkzeug 1 pro Umdrehung eine sinuskurvenförmige Auf- und Abbewegung mit der Amplitude 2a und wird dabei von der Vorrichtung 35 zur Ausführung der größeren Auf- und Abbewegung um eine Entfernung l nach unten bewegt.
Eine Sinuskurve entspricht jeweils einer Umrundung des Innendurchmessers der Öffnung Wa, worauf dann eine weitere Sinuskurve folgt. Die aufeinanderfolgenden Sinus kurven bewegen sich dabei in Richtung des Pfeiles Y nach unten.
Durch diese Abwärtsbewegung wird zuerst der Führungsabschnitt 5 des Honwerkzeugs 1 in die Öffnung Wa bewegt. Dieser Abschnitt liegt an die Öffnung Wa an und dient zur Stützung des Honwerkzeugs 1 bei der Drehbewegung. Hierdurch wird ein geradliniger Vorschub des Honwerkzeugs 1 erzielt und ein seitliches Wegrollen des Honwerkzeugs verhindert.
Wird die Abwärtsbewegung fortgesetzt, so gelangt der Grobbearbeitungsabschnitt 7 in die Öffnung Wa. Während sich die kleinere Auf- und Abwärtsbewegung mit großer Geschwindigkeit und kleiner Amplitude wiederholt, setzt sich auch die von der Vorrichtung 35 zur Ausführung der größeren Auf- und Abbewegung erzeugte größere Abwärtsbewegung mit geringer Geschwindigkeit fort. Der Grobbearbeitungsabschnitt 7 führt nun die Grobbearbeitung aus und schafft so die Basis für die Feinbearbeitung.
Im Anschluß an die Bearbeitung durch den Grobbearbeitungsabschnitt 7 wird der Feinbearbeitungsabschnitt 10 in die Öffnung Wa hineinbewegt, wo er die Feinbearbeitung ausführt, während sich die kleinere Auf- und Abbewegung wiederholt. Wird die Abwärtsbewegung fortgesetzt, so gelangt der Korrekturabschnitt 13 in die Öffnung Wa. Der Korrekturabschnitt 13 ist über die ganze Bearbeitungslänge L komplementär zur Öffnung Wa ausgebildet, welche aufgrund der Bearbeitung durch den Feinbearbeitungsabschnitt 10 einen bestimmten Durchmesser aufweist. Ist die Öffnung Wa in Achsrichtung geringfügig gekrümmt, so wird auf diesen Bereich vom Korrekturabschnitt 13 ein Druck ausgeübt und der Bereich dabei begradigt, wodurch sich die Geradlinigkeit der Öffnung Wa erhöht.
Im übrigen wird bei jedem oben beschriebenen Arbeitsschritt Schmieröl durch die Ölnute 15 zum Bearbeitungsbereich geleitet, was ein Festfressen verhindert und die Bearbeitungseigenschaften verbessert.
Ist der Korrekturvorgang beendet, so wird die Vorrichtung 35 zur Ausführung der größeren Auf- und Abbewegung in entgegengesetzter Richtung gedreht und angetrieben, wobei sich dann das Honwerkzeug 1 nach oben bewegt und aus der Öffnung Wa entfernt wird.
Das Honwerkzeug 1 wird also über die gesamte Länge des Werkstücks L bewegt, während sich die kleinere Auf- und Abbewegung wiederholt. Die Grob- und Feinbearbeitung sowie die Korrektur der Geradlinigkeit werden dabei während einer einzigen Abwärtsbewegung ausgeführt, wobei eine Feinbearbeitung des Werkstücks W mit äußerster Präzision erfolgt.
Das erfindungsgemäße Honwerkzeug und das erfindungsgemäße beschriebene, äußerst präzise Feinbearbeitungsverfahren unter Verwendung des Honwerkzeugs ermöglichen die Ausführung der Honarbeit mit hoher Präzision, da die größere Auf- und Abbewegung und die kleinere Auf- und Abbewegung des Honwerkzeugs gleichzeitig erfolgen und die Grobbearbeitung durch den Grobbearbeitungsabschnitt sowie die Feinbearbeitung durch den Feinbearbeitungsabschnitt kontinuierlich ausgeführt werden. Die Tatsache, daß das Feinhonen durch ein einziges Entlangführen des Honwerkzeugs am Werkstück erfolgt, führt au ßerdem zu einer beträchtlichen Erhöhung der Bearbeitungsleistung.
Darüber hinaus wird durch das Anliegen des Führungsabschnitts am Werkstück eine Rollbewegung des Honwerkzeugs verhindert und das Honwerkzeug gerade eingeführt, wobei sich die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht und das Abschleifen von Kanten verhindert wird.
Da beim Feinbearbeiten vom Korrekturabschnitt außerdem ein Druck auf das bearbeitete Werkstück ausgeübt wird, erfolgt das Feinhonen außerdem mit hoher Geradlinigkeit.
Zudem wird während der Bearbeitungsbewegung auch ständig die kleinere Auf- und Abbewegung wiederholt und dadurch eine Überlastung und ein Zerreiben der jeweiligen Schleifabschnitte verhindert.

Claims

1. Honwerkzeug (1) zum Honen einer Bearbeitungsfläche bestimmter Länge eines Werkstücks (W), wobei das Honwerkzeug in Achsrichtung eines mit einem freien Endabschnitt und einem Befestigungsendabschnitt zur Befestigung des Werkzeugs an einer Maschine versehenen Körpers (2) eine Vielzahl von Schleifabschnitten aufweist und dabei die folgenden Teile umfaßt:

- einen am freien Endabschnitt des Körpers (2) angebrachten Führungsabschnitt (5), der an das Werkstück (W) angelegt werden kann,

- einen Grobbearbeitungsabschnitt (7), der in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Bereich des Führungsabschnitts (5) angebracht ist und sich in radialer Richtung elastisch verformen läßt,

- einen Feinbearbeitungsabschnitt (10), der in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Grobbearbeitungsabschnitt (7) angeordnet ist und sich in radialer Richtung elastisch verformen läßt,

- einen in der vom freien Endabschnitt des Körpers wegweisenden Richtung direkt neben dem Feinbearbeitungsabschnitt (10) angebrachten Korrekturabschnitt (13), der eine Wölbung der Bearbeitungsfläche in der Achsrichtung des Körpers (2) wirksam ausgleicht und über einen Durchmesser ver fügt, welcher kleiner ist als der Bearbeitungsdurchmesser des Feinbearbeitungsabschnitts, während seine Länge größer ist als die Gesamtlänge der zu honenden Bearbeitungsfläche des Werkstücks in Richtung der Bearbeitungsachse;

- eine Kegelbohrung (17), die wenigstens an der Innenseite des Schleif- und des Feinbearbeitungsabschnitts ausgeformt ist und deren Öffnung sich in Richtung auf das freie Ende des Körpers (2) hin gleichmäßig aufweitet;

- einen Einstellabschnitt (20), der sich aufgrund seiner Form in die Kegelbohrung (17) einpassen läßt, wenigstens zwei Kegelabschnitte (21, 22) aufweist und mit dessen Hilfe die Bearbeitungsdurchmesser des Grobbearbeitungsabschnitts und des Feinbearbeitungsabschnitts gleichzeitig eingestellt werden können; sowie

- ein Universalgelenk (3), das an der den Befestigungsabschnitt aufweisenden Seite des Körpers (2) angebracht ist.

2. Honwerkzeug nach Anspruch 1, wobei sich eine Vielzahl von Ölnuten (15) vom freien Endabschnitt des Körpers zu dessen Befestigungsendabschnitt erstreckt.

3. Honwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grobbearbeitungsabschnitt (7) und der Feinbearbeitungsabschnitt (10) mit Schlitzen (8, 11) versehen sind, um die elastische Verformung in jede radiale Richtung zu erleichtern.

4. Honwerkzeug nach Anspruch 3, wobei Schlitze (8) des Grobbearbeitungsabschnitts (7) und Schlitze (11) des Feinbearbeitungsabschnitts (10) in Umfangrichtung des Körpers (2) abwechselnd zueinander angeordnet sind.

5. Äußerst präzises Feinbearbeitungsverfahren unter Verwendung eines Honwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Honen einer Bearbeitungsfläche zylindrischer Bohrungen, welche abschnittsweise, und zwar zuerst mit dem freien Endabschnitt des Honwerkzeugkörpers und schließlich mit dem Befestigungsendabschnitt dieses Werkzeugkörpers, hochpräzise bearbeitet wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Ausführen einer Vorschubbewegung des Honwerkzeugs auf einen Bereich der Bearbeitungsfläche zu, der präzise feinbearbeitet werden soll, während das Honwerkzeug relativ zur Bearbeitungsfläche eine Rotations- und eine Hin- und Herbewegung ausführt;

- Anlegen des Führungsabschnitts an den zu honenden Bereich und Haltern des Befestigungsendabschnitts des Honwerkzeugs zur Ausführung der Rotationsbewegung des Werkzeugs, während das Honwerkzeug die beschriebene Vorschubbewegung ausführt,

- Hineindrücken des Grobbearbeitungsabschnitts und des Feinbearbeitungsabschnitts in den zu honenden Bereich, während der Führungsabschnitt wie beschrieben anliegt und das Honwerkzeug weiter eine Vorschub- und gleichzeitig eine Rotations- und eine Hin- und Herbewegung ausführt, wodurch der zu honende Bereich zuerst mit dem Grobbearbeitungsabschnitt und dann mit dem Feinbearbeitungsabschnitt spanend bearbeitet wird;

- Ausführen einer Vorschubbewegung des Korrekturabschnitts des Honwerkzeugs durch die Bearbeitungsfläche des gehonten Bereichs und Korrekturfeinbearbeitung dieses gehonten Bereichs zur Sicherstellung der Geradlinigkeit der Honbearbeitung, während gleichzeitig die Vorschubbewegung des Honwerkzeugs und dessen Rotation- und Hin- und Herbewegung fortgesetzt wird; und

- Beenden der Vorschub-, der Rotations- und der Hin- und Herbewegung des Honwerkzeugs und Herausziehen des Honwerkzeugs aus dem korrekturfeinbearbeiteten gehonten Bereich.