DE2462847C2 - Verfahren und Honmaschine zur Honbearbeitung von Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Honmaschine zur Honbearbeitung von Bohrungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Bearbeitung von Bohrungen gibt es verschiedene Verfahren. Sofern es auf eine hohe Oberflächengüte ankommt, wird meist das Honen angewendet, d. h. eine Bearbeitung mit einem Werkzeug, dessen mit einem Schleifmittel belegte Außenfläche entsprechend dem Fortschritt des Werkstoffabtrages nachstellbar ist und das in der Bohrung axial oszillierend und gleichzeitig drehend bewegt wird. Durch das Honen werden Bohrungen mit hoher Oberflächengüte und guter Maßhaltigkeit sowie mit einer vorteilhaften Oberflächenstruktur erzeugt. Der für das Honen typische Kreuzschliff (die Bearbeitungsspuren verlaufen unter einem Winkel zur Mantellinie der Bohrung) ist für Schmiermittelhaltung etc. sehr erwünscht.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 20 62 097 bekanntgeworden. Ein Honwerkzeug besitzt zwei nacheinander anstellbare Gruppen von Honleisten. Es dient zum sog. Plateauhonen, bei dem erst mit einem gröberen Honwerkzeug vorgearbeitet und danach mit einem feineren Honwerkzeug auf der etwas rauhen Oberfläche ein »Plateau« erzeugt wird, das von Riefen mit größerer Rauhtiefe durchsetzt ist. Es arbeitet jedoch wie ein übliches Honwerkzeug in zahlreichen Hüben und mit einer Aufweitung, die erst nach dem Einfahren des Werkzeugs in die Bohrung beginnt.

Zur Honbearbeitung werden häufig sog. Honschäfte verwendet, wie sie aus der DE-PS 9 43 035, 9 12 180 sowie dem DE-GM 69 15 510 bekannt sind. Bei diesen wird, wie bei allen Honwerkzeugen, das Werkzeug im noch nicht auf den Bearbeitungsdurchmesser aufgeweiteten Zustand in die Bohrung eingefahren und dann unter ständiger Auf- und Ab- und Drehbewegung langsam aufgeweitet. Dies führt zu einer sehr präzisen Bearbeitung mit guter Oberfläche, nimmt jedoch wegen der zahlreichen durchzuführenden Hübe und der langsamen Aufweitung relativ große Zeit in Anspruch. Beim Honen kommt während des Aufweitvorganges nur die Schleif-

Oberfläche mit der Bohrungsinnenwand in Berührung und dient gleichzeitig zur Führung des Werkzeugs in der Bohrung. Aus der DE-PS 8 77 714 ist es zwar bekanntgeworden, Führungsbelege vorzusehen, die jedoch nur dazu dienen, bei einem relativ schweren horizontal arbeitenden Werkzeug zu vermeiden, daß durch die Schwerkraft ungleiche Bearbeitungsverhältnisse entstehen.

Beim Honen wird an den Enden der Bohrungen mit einem Oberlauf des Werkzeuges von einem Drittel der Honsteinlänge über das Bohrungsende gearbeitet. Die Aufweitung des Werkzeuges erfolgt meist kontinuierlich mittels einer Aufweitstange, die von einem entsprechenden Aufweitmechanismus der Honmaschine gesteuert wird und koaxial zu der Honspindel geführt ist Das Honen wird in zahlreichen aufeinanderfolgenden Arbeitshüben durchgeführt, so daß die Bearbeitungszeit in Abhängigkeit vom Werkstück selbst bei der Verwendung von hochwertigem Diamentwerkzeugen in der Größenordnung von einer Minute liegt Beispielsweise muß bei der Bearbeitung eines Hydraulik-Steuergehäuses bei einer Zugabe von drei bis fünf Hundertstelmillimetern mit einer Bearbeitungszeit von sechzig Sekunden gerechnet werden.

Es ist ferner aus der DE-OS 23 36 705 ein Innenschleifverfahren bekanntgeworden, bei dem eine vorn angeschrägte Schleifscheibe in einem Arbeitshub durch die Bohrung hindurchgefahren wird. Dabei wird sowohl die Schleifscheibe als auch dab Werkstück, gedreht. Hier hnndelt es sich jedoch nicht um ein bohrungsfülleno'es Schleifverfahren, d. h. die Schleifscheibe ist stets nur mit einem kleinen Anteil des Bohrungsumfanges in Eingriff. Dieses Verfahren arbeitet außerdem mit den bei üblichen Schleifverfahren gebräuchlichen hohen Schnittgeschwindigkeiten und erzeugt keine dem Honen vergleichbare Oberfläche. Infolge der dadurch bedingten relativ großen Werkzeugabnutzung läßt sich auch nicht die erforderliche Präzision in der Massenfertigung erreichen.

Es ist ferner aus der US-PS 34 60 292 ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem eine pneumatische Aufweitung einer elastischen, das Schleifniaterial tragenden Hülle vorgenommen wird. Es erfolgt keine feste Voreinstellung des Werkzeuges auf einen Fertigdurchmesser, sondern eine nachgiebige Aufweitung, die druckabhängig arbeitet. Der Aufweitdruck muß erhöht werden, wenn das Werkzeug abgearbeitet ist, weil zusätzlich zu dem radialen Arbeitsdruck, der die Schleifkörner an die Bohrungsfläche drückt, die elastische Kraft der Hülse überwunden werden muß, wozu ein höherer Arbeitsdruck als bei unverbrauchtem Schleifbelag notwendig ist. Auch dieses Werkzeug arbeitet mit zahlreichen axialen Zerspanungshüben.

Schließlich ist aus der US-PS 35 10 990 ein konisches, nicht aufweitbares Werkzeug bekanntgeworden, das zur Herstellung von konischen Bohrungen dient. Es wird in die Bohrung bis zu einer bestimmten Tiefe hinein und wieder hinaus gefahren, so daß jedem Bohrungsabschnitt ein bestimmter Abschnitt des Schleifmittelbelages des Werkzeugs zugeordnet ist. Hohe Präzision läßt sich dadurch nicht erzielen, da jede Ungleichmäßigkeit in der Konizität des Werkzeuges sich unmittelbar in einer entsprechenden Ungenauigkeit der Bohrung auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bearbeitungsverfahren und eine Maschine vorzuschlagen, mit dem eine gute Beschaffenheit der Oberflächen bei bester Maßhaltigkeit und Formgenauigkeit der Bohrung in sehr kurzer Zeit er/cugt werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst

Obwohl mit dem neuartigen Verfahren eine Oberfläehe herstellbar ist, die in ihrer Güte einer gehonten Oberfläche entspricht ist nach der Erfindung die Bearbeitungszeit bei gleicher Zerspanungszugabe auf einen Bruchteil der bisher nötigen Bearbeitungszeit herabgesetzt. Das Werkzeug führt sich mit seinem Führungsabschnitt in der unbearbeiteten Bohrung, zerspant in der konischen Zone mit höchster Wirksamkeit und erzeugt in der zylindrischen, entsprechend dem Fertigmaß bemessenen oder eingestellten Zone die vorteilhafte Oberfläche und bringt die konstante Maß- und Formgenauigkeit

Es können außerordentlich kurze Bearbeitungszeiten erzielt werden, die z. B. für ein Hydraulik-Steuergehäuse der vorstehend erwähnten Art nur noch zehn statt sechzig Sekunden betragen. Es wird erstaunlicherweise nicht nur eine gleiche oder bessere Oberflächengüte erzielt, sondern auch eine verbesserte Formgenauigkeit und Maßhaltigkeit, was sich vor allem bei schwierig zu bearbeitenden, mehrfach unterbrochenen Bohrungen, die bei der Honbearbeitung oft zu Durchmessererweiterungen an schmalen Stegen neigten, vorteilhaft auswirkt.

Vorzugsweise kann das Werkzeug im wesentlichen mit seiner vollen Schneidbelaglänge durch die Bohrung hindurch und wieder zurückgefahren werden. Dadurch wird sichergestellt, daß bei der Hubumkehr kein partiell verstärkter Materialabtrag erfolgt und evtl. auch das Schliffbild verändert wird. Das Werkzeug wird dabei in der Bohrung jedoch geführt, und zwar durch eine an die Schneidzone angrenzende Führungszone des Werkzeugs.

Anschließend an den einzigen Zerspanungshub können ein oder einige Egalisierungshübe ohne wesentliche Zerspanung mit dem in seiner Einstellung unveränderten Honwerkzeug durchgeführt werden. Dabei wird jedoch nicht, wie bei üblichen Honwerkzeugen, während mehrerer aufeinanderfolgender Hübe wesentlicher Materialabtrag geleistet, sondern es findet lediglich eine Nachbearbeitung zur Verbesserung der Oberflächenstruktur etc. statt.

Der Honwerkzeugdurchmesser kann in Abhängigkeit von einer Nachmessung des bearbeiteten Bohrungsdurchmessers nachgestellt werden. Dies erfolgt zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten. In der Praxis zeigt sich, daß sehr viele Werkstücke mit der gleichen Einstellung des Werkzeugs bearbeitet werden können, was den Vorteil hat, daß diese mit Sicherheit den gleichen Durchmesser haben. Erst wenn die Nachmeßautomatik eine Abweichung vom Sollmaß feststellt, wird nachgestellt, meist nur um ein oder wenige μπι.

Während das Honwerkzeug bei der Bearbeitung mit einer Umfangsgeschwindigkeit unter 100 m/Min., vorzugsweise 20—30m/Min, gedreht wird, d.h. mit auch bei sonstigen Honbearbeitungen brauchbaren Umfangsgeschwindigkeiten, wird vorzugsweise das Honwerkzeug bei der Bearbeitung mit einer Geschwindigkeit zvischen einem Zehntel und einem Dreißigstel dieser Umfangsgeschwindigkeit axial vorgeschoben, vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1 bis 3 m/Min. Damit liegt die Hubgeschwindigkeit wesentlich unter der Hubgeschwindigkeit bei anderen Honverfahren.

Die Honmaschine nach Anspruch 9 hat den Vorteil, daß der aufwendige, während der Bearbeitung zu betä-

tigende Aufweitmechanismus nicht benötigt wird oder nicht benutzt zu werden braucht. Damit entfallen auch aufwendige, während der Bearbeitung arbeitende Meßmechanismen, wie sie bei anderen Honbearbeitungen für genaueste Maßeinhaltung notwendig sind. Es kann aber vorteilhaft der Maschine eine Einstellvorrichtung zugeordnet sein, die zur Aufweitung des Honwerkzeuges vor oder nach der Bearbeitung von Werkstücken betätigbar ist und das Honwerkzeug während der Bearbeitung auf einen festen Durchmesser blockiert. Wenn diese Einstellvorrichtung an der Maschine und nicht am Werkzeug vorgesehen ist, kann man sie mit größerem Bedienungskomfort, beispielsweise mit einer Mikrometereinteilung oder dgl. herstellen. Die Einststellvorrichtung kann eine schrittweise betätigbare Schrittschalteinrichtung besitzen, die vorzugsweise auch von einer Nachmeßeinrichtung für die bearbeiteten Werkstücke betätigbar ist. Hier kann also die Nachstellung auch automatisch ausgelöst werden, bevor daß Sollmaß unterschritten wird.

Vorteilhaft ist es möglich, die Einstellvorrichtung an einem Adapter mit einer Aufnahme- bzw. Spannvorrichtung für das Honwerkzeug anzuordnen. Wenn dieser Adapter von der Maschine lösbar ist, so können damit auch andere Maschinentypen zur Durchführung des Verfahrens angepaßt werden.

Das Verfahren und die Honmaschine nach der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit in der Zeichnung dargestellten Werkzeugen und Honmaschinen erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein in einer Bohrung arbeitendes Honwerkzeug bei der Durchführung des Verfahrens.

F i g. 2 eine Seitenansicht einer Variante, F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein Werkzeug und einen Adapter und

F i g. 4 eine teils im Längsschnitt dargestellte, teils lediglich schematisch angedeutete Darstellung einer Werkzeugmaschine, mit der in dem Verfahren gearbeitet werden kann, -to

In F i g. 1 ist ein Honwerkzeug 11 dargestellt, das sich zur Bearbeitung einer Bohrung 12 in einem Werkstück 13 befindet. Das Werkzeug 11 besitzt einen langgestreckten rohrförmigen Werkzeugkörper 14, der an seinem freien, in F i g. 1 unteren Ende mit einer Verschluß-Schraube 15 geschlossen ist. Ein zylindrischer Bereich reduzierten Durchmessers nimmt den größten Teil des Außenumfanges des Werkzeugkörpers 14 ein. in diesem Bereich ist ein Schneidbelag 16 angebracht Es handelt sich um einen hochwertigen Schleifmitteibelag mit ei- so nem Diamantanteil. Es können beispielsweise galvanisch gebundene Diamentbeläge Verwendung finden, jedoch sind für andere Verwendungszwecke auch andere Beläge möglich.

Dieser Schneidbelag ist im dargestellten Beispiel in unterschiedlichen Stärken auf den zylindrischen abgesetzten Abschnitt 17 des Werkzeugkörpers aufgebracht, so daß. beginnend von dem freien Ende, zuerst ein zylindrischer Führungsabschnitt 18 mit geringerem Durchmesser vorhanden ist an den sich eine konische Zone 19 anschließt, an die sich wiederum ohne Absatz eine zylindrische Zone 20 mit größerem Durchmesser anschließt, die auch als Kalibrierzone bezeichnet werden kann. Es sei darauf hingewiesen, daß in den Zeichnungen die Durchmesserunterschiede zwischen dem Führungsabschnitt 18 und der zylindrischen Zone und dementsprechend auch die Konizität der konischen Zone 19 zur Verdeutlichung der zeichnerischen Darstellung stark übertrieben dargestellt ist. Die Durchmesserunterschiede liegen nur in der Größenordnung von Zehntelmillimetern, d. h. in der Größenordnung der Durchmesserunterschiede zwischen unbearbeiteter und bearbeiteter Bohrung. Der Führungsabschnitt 18, der auch den unteren, schneidmittelfreien Abschnitt des Werkzeugkörpers mit einschließen kann, hat nämlich einen Außendurchmesser, der dem Innendurchmesser der unbearbeiteten Bohrung 12 entspricht, so daß das Werkzeug sich in der unbearbeiteten Bohrung einwandfrei führt. Dagegen hat die zylindrische Zone 20 des Schneidbelages einen Außendurchmesser, der dem Fertigdurchmesser der Bohrung entspricht. Die in einem Arbeitsgang erzielten Durchmesserunterschiede liegen normalerweise zwischen einem Hundertstel- und einem Zehnielmillimeter. Diese Durchmesserunterschiede werden durch die konische Zone 19 überbrückt, innerhalb deren der Hauptanteil der Zerspanung stattfindet.

Wie in F i g. 1 angedeutet ist, kann bei der bevorzugten Ausführungsform der Schneidbelag im Bereich der konischen Zone von einer gröberen, eine höhere Abtragsleistung erzielenden Qualität sein als in der zylindrischen Zone 20. Der gröbere Schneidmittelbelag kann sich auch bis in den Bereich des Führungsabschnitts 18 hinein erstrecken. Es ist sowohl möglich, eine klare Trennung zwischen beiden Bereichen vorzunehmen, als auch fließende Übergänge vorzusehen, wie dies beim galvanischen Aufbringen von Diamantbelägen durchaus möglich ist. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß im dargestellten Beispiel sich die Durchmesserunterschiede durch unterschiedlich dicke Schneidbeläge ergeben, die auf einen zylindrischen abgesetzten Abschnitt des Werkzeugkörpers aufgebracht sind, daß jedoch auch der Werkzeugkörper entsprechend den Durchmesserunterschieden vorbearbeitet sein kann und danach ein Schneidbelag mit einer einheitlichen Dicke aufgebracht wird. Es ist vorteilhaft, den Schneidbelag gegenüber dem übrigen Werkzeugdurchmesser versenkt anzubringen, damit ein möglichst stufenloser Übergang zwischen dem Belag und dem Werkzeugkörper erreicht wird, was zu einer ausgezeichneten Führung beiträgt. Das ist vor allem auch in dem eine Führungszone 35 bildenden Bereich oberhalb der zylindrischen Zone wichtig. Wenn von einer konischen Zone gesprochen wird, so ist damit gemeint, daß hier in relativ gleichförmiger Weise der kleinere Durchmesser im Abschnitt 18 und der größere Durchmesser im Bereich durch diese Zone verbunden werden soll. Es ist jedoch keine strenge Kegelform erforderlich. So kann beispielsweise eine Form vorteilhaft sein, die einen relativ stetigen Übergang in die zylindrische Zone 20 schaffl.

Im Bereich der zylindrischen Zone 20 und der konischen Zone 19 sind im Werkzeugkörper längsverlaufende Schlitze 21 vorgesehen, und zwar im dargestellten Beispiel drei Schlitze, die gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Die Zahl dieser Schlitze richtet sich nach der Größe und der geforderten Aufweitung für das Werkzeug. Die Schlitze 21 reichen im dargestellten Beispiel über die gesamte Länge der konischen und zylindrischen Zonen 19,20 und auch in die Führungszone hinein, so daß diese Führungszone 35 eventuell in gleicher Weise im Durchmesser nachgestellt werden kann, wie die zylindrische Zone. Im Bereich der zylindrischen Zone 20 ist die innere Bohrung 22 des rohrförmigen Werkzeugkörpers schwach konisch ausgebildet. In diese konische Bohrung 23 ist ein Aufweitkegel 24 eingefügt, der nahezu über die ganze Länge der zylindrischen Zone 20 im Inneren des Werkzeuges anliegt und das

durch die Schlitze in radialer Richtung nachgiebig gemachte Werkzeug dort von innen starr abstützt. Der Aufweitkegel 24 ist an einer Stange 25 befestigt, die in der Bohrung 22 verläuft und sich an einer nachstellbaren Muller 26 abstützt, die auf ein Gewinde 27 am zur Maschine hin gelegenen Ende des Werkzeugkörpers aufgeschraubt ist. Über das Gewinde 27 ist demnach die axiale Lage des Aufweitkegels 24 einstellbar. Im Gegensatz zu Honwerkzeugen ist jedoch die Stange 25 nicht bis zu einem entsprechenden Mechanismus der Honmaschine geführt, so daß während des Arbeitens des Werkzeuges keine Aufweitung erfolgt. Die Nachstellung des Durchmessers der zylindrischen Zone zu dem der Aufweitkegel 24 dient, kann daher auch auf andere Weise erfolgen. Es ist beispielsweise auch möglich, die Aufweitung über eine Zugstange vom unteren, freien Ende des Werkzeuges her vorzunehmen.

Die Schlitze 21 schaffen im Bereich der konischen Zone 19 eine gewisse Radialelastizität, da dieser Bereich nicht der inneren Abstützung durch den Aufweitkegel 24 unterliegt. Dies kann zu einer automatischen Anpassung des Werkzeuges an den Fortschritt des Werkstoffabtrages sehr erwünscht sein. Obwohl die Anordnung der Schlitze 21 die einfachste Maßnahme ist, die erwünschte Elastizität zu erreichen, können jedoch auch andere Maßnahmen, beispielsweise die Anordnung von spiralförmigen Schlitzen, zu diesem Zwecke getroffen werden.

Die Länge des Schleifbelages ist im Vergleich zum Werkstückdurchmesser und dementsprechend zum Bohrungsdurchmesser groß. Selbst die einzelnen Abschnitte bzw. Zonen 18, 19, 20 haben noch eine axiale Länge, die zum Teil ein Mehrfaches des Werkzeugdurchmessers beträgt. Dies trägt zu einer guten Führung des Werkzeuges bei. Das Werkzeug ist insbesondere für Werkstücke mit unterbrochenen Bohrungen geeignet, wie es durch die Unterbrechungen 28 beim Werkstück 13 in F i g. 1 angedeutet ist.

Das Werkzeug wird zur Durchführung des Verfahrens an eine Honmaschine angechlossen, die einen entsprechenden Drehantrieb und einen hin- und hergehenden axialen Vorschub für das Werkzeug hat. Ferner sollte eine Zuführung für eine Kühl- oder Schneidflüssigkeit zu der Bearbeitungsstelle vorgesehen sein. Dabei kann es sich sowohl um eine äußere, d. h. vom Werkzeug getrennte Zuführung handeln als auch um einen Anschluß des Werkzeuges selbst an die entsprechende Zuleitung, so daß das Innere des Werkzeuges als Kanal für die Kühl- oder Schneidflüssigkeit dient. Bei einem Werkzeug nach F i g. 1 kann dann die Flüssigkeit durch die Schlitze austreten und somit nahezu den gesamten Bearbeitungsbereich gleichmäßig bestreichen, um für eine Abführung des zerspanten Materials und eine bei der hohen Zerspanungsleistung wünschenswerte Kühlung zu sorgen. Auch das Werkzeug selbst wird dabei durch den von seiner Bohrung 22 gebildeten Kühlkanal gut gekühlt. Insbesondere bei größeren Werkzeugen sind auch gesonderte Kühlkanäle möglich.

Das sich drehende Werkzeug wird in F i g. 1 von oben her in die Bohrung 12 eingefahren, oder das Werkstück wird, z. B. bei horizontalem Werkzeug auf Handhonmaschinen, manuell von vorn her über das Werkzeug geschoben, wobei der Führungsabschnitt 18 dem Durchmesser der unbearbeiteten Bohrung entspricht und daher für eine gute Führung sorgt Beim weiteren Einfahren des sich drehenden Werkzeuges in die Bohrung kommt dann der konische Abschnitt 19 in Schneideingriff. In diesem Bereich erfolgt die eigentliche Zerspanung. In die Bohrung, die durch den konischen Abschnitt 19 bis nahe an ihren Fertigdurchmesser heran bearbeitet wurde, läuft dann der zylindrische Abschnitt 20 ein, der für die erforderliche Oberflächengüte und die Maßgenauigkeit und Formgenauigkeit sorgt. Das Werkzeug 11 wird mit seinem Schneidbelag ganz durch die Bohrung hindurchgefahren, d. h. bis der Abschnitt 20 vollständig aus dem in Fig. 1 unteren Ende der Bohrung heraussieht. Danach wird das Werkzeug, immer noch

ι ο drehend angetrieben, durch die Bohrung wieder zurückgefahren. Wenn das Werkzeug nach diesem einmaligen Hin- und Hergang die Bohrung verläßt, hinterläßt es eine Fläche mit hoher Oberflächengüte, die einer gehonten Oberfläche entspricht. Dabei entsteht auch der vorteilhafte, für die gehonte Oberfläche charakteristische Kreuzschliff der Oberfläche, wenn der Kreuzungswinkel auch sehr gering sein kann.

Die gesamte Bearbeitung kann beispielsweise bei einem Werkzeug von zwölf Millimetern Durchmesser und fünfzig Millimetern Länge in ca. fünf Sekunden durchgeführt sein. Die Schnittgeschwindigkeiten liegen in jedem Falle unter 100 m/min und damit um Zehnerpotenzen unter den beim Schleifen üblichen Schnittgeschwindigkeiten von ca. 2000 m/min. Vorzugsweise Hegen die Schnittgeschwindigkeiten bei der Bearbeitung nach der Erfindung im Bereich der für das Honen üblichen Schnittgeschwindigkeiten, d. h. bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 20 bis 30 m/min. Während jedoch die Axialkomponente beim Honen 10 bis 20 m/min beträgt, wird bei der Bearbeitung nach der Erfindung die Axialkomponente in der Größenordnung von 1 bis 3 m/ min gehalten.

Obwohl sich das Verfahren nach der Erfindung besonders vorteilhaft für lange und/oder Bohrungen mit Unterbrechungen eignet, läßt es sich wegen der hohen Bearbeitungsgenauigkeit und wirtschaftlichen Arbeitsweise auch für andere Bohrungen einsetzen. Zu dem Verfahren ist noch zu bemerken, daß erstaunlicherweise die Standzeit der Beläge bei der Bearbeitung nach der Erfindung ausgezeichnet ist. Sie ist so groß, daß selbst bei Anforderungen an die Genauigkeit in der Größenordnung von einem μιη eine Nachstellung des Werkzeuges erst nach der Bearbeitung von ca. hundert Bohrungen um ein μπι notwendig ist. Die Einstellung braucht also nicht von der Maschine her gesteuert zu sein, sondern kann auch von Hand am Werkzeug selbst vorgenommen werden (durch Drehung der Mutter 26 relativ zum Werkzeugkörper). Die relative Lage wird dann selbstverständlich auf eine bekannte Art und Weise festgelegt Bei Verwendung von Maschinen mit Aufweitantrieb kann jedoch dieser zur Nachstellung benutzt werden, nur daß er nicht während des Arbeitens des Werkzeuges in der Bohrung betätigt wird.

In Fig.2 ist eine Variante des Werkzeuges nach F i g. 1 dargestellt, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es ist zu erkennen, daß in dem konischen Bereich 19 zahlreiche in Umfangsrichtung verlaufende Unterbrechungen 30 des Schneidbelages vorgesehen sind. Damit ist das Werkzeug besonders für glatte, d. h. nicht unterbrochene Bohrungen geeignet, da die einzelnen Unterbrechungen 30 das Zerspanungsergebnis in gleicher Weise positiv beeinflussen wie es die Durchbrechungen 28 bei einer Bohrung 12 nach F i g. 1 tun. Das Werkzeug kann aber auch bei durchbrochenen Bohrungen eingesetzt werden. Die Unterbrechungen können auch schraubenförmig angeordnet sein.
Als weiterer Unterschied ist zu erkennen, daß der

Schlitz 21' im Werkzeugkörper 14 eine geringere Breite hat als der entsprechende Schlitz 31 in beiden Richtungen axial über die Länge des Schlitzes 21 hinaus. In diesem Bereich ist dann lediglich eine Nut im Schneidbelag bzw. in dem den Schneidbelag tragenden Werkzeugkörper erforderlich. Diese Maßnahme sorgt dafür, daß die Kühl- und Schneidflüssigxeit gut an alle bearbeiteten Oberflächenteile herankommt und eine ausreichende Späneabfuhr gewährleistet ist.

Das Werkzeug wurde in den F ig. 1 und 2 zur besseren Darstellung in seinen Dimensionen verändert. Es ist insbesondere zur Bearbeitung von dünnen Bohrungen sehr viel schlanker als in der Zeichnung dargestellt. Ein Werkzeug für einen Bearbeitungsdurchmesser von 14 mm kann beispielsweise eine Gesamtlänge von ca. 300 mm haben, wobei auch die einzelnen Zonen unterschiedliche Länge haben können. So ist es vorteilhaft, die zylindrische Zone 20 besonders lang auszuführen, während die konische Zone je nach dem geforderten Materialabtrag und der Rauhheit des Belages kürzer sein kann. Der Führungsabschnitt kann unter Umständen sehr kurz gewählt werden. Dies hängt natürlich auch von der Form der zu bearbeitenden Bohrung ab. Der Führungsabschnitt sollte beispielsweise mindestens so lang sein wie die größte Unterbrechung in der Bohrung. Ebenso ist die Länge und Lage der Schlitze nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Es reicht beispielsweise zur guten Wirkung auch aus, wenn die Schlitze 21 nicht den gesamten konischen Abschnitt überstreichen oder sogar langer sind. Die Nuten 31 nach F i g. 2 können wesentlich breiter sein als die Schlitze 21' und über die gesamte Länge des Werkzeuges hinwegreichen (vgl. F i g. 3). Sie können bereits im Werkzeugkörper vor der Anbringung des Schneidbelages vorgesehen sein. Der Nachstell- und Stützmechanismus kann auch durch einen Drehstern o. dgl. gebildet sein.

In F i g. 3 ist ein Adapter 40 dargestellt, der an seinem einen Ende ein Werkzeug 11 aufnimmt und an seinem anderen Ende eine Kupplungsvorrichtung 41 zum Anschluß an die Spindel einer Werkzeugmaschine besitzt. Das dargestellte Werkzeug 11 entspricht im wesentlichen dem nach Fig. 1, es ist jedoch zu erkennen, daß anschließend an den nachstellbaren Bereich, der durch den Aufweitkörper 24 abgestützt ist, sich noch eine mit dem Schneidbelag 16 belegte Führungszone 35 anschließt. Das sehr gestreckte dornartige Werkzeug ist als ein nach unten offenes Rohr ausgebildet und an seinem oberen Ende in eine Spannvorrichtung 42 des Adapters 40 eingespannt. Die Spannvorrichtung 42 besitzt eine Spannzange 43, die in üblicher Weise von einer Überwurfmutter 44, die auf den Körper 45 des Adapters geschraubt ist, gespannt werden kann. Dazu gleiten Schrägflächen an der Spannzange auf einer konischen Fläche des Körpers 45.

Außer der Spannvorrichtung 42 besitzt der Adapter 40 eine Einsteilvorrichtung 46 für den Aufweitkörper 24. Das obere Ende der Stange 25 des Aufweitkörpers 24 ist in ein Druckstück 47 eingeschraubt, das in der Bohrung des Körpers 45 verschiebbar ist. Durch das Druckstück 47 reicht ein Mitnehmerstift 48 hindurch, der in Schlitzen 49 im Körper 45 axial verschiebbar, jedoch gegen Drehung gesichert, geführt ist. Der Mitnehmerstift läuft mit seinen Enden in einer inneren Nut einer Zustellmutter 50, die auf ein Feingewinde 51 am Körper 45 aufgeschraubt ist. Die Zustellmutter besitzt eine Einstellskala 52 und kann durch eine Sicherungsschraube 52 gegenüber dem Körper 45 des Adapters 40 blockiert werden. Dazu drückt die Sicherungsschraube 52 einen Gewindering 53 von der Einstellmutter 50 hinweg, so daß eine Verspannung und damit Sicherung eintritt. Durch die Einstellvorrichtung 46 kann also an dem Adapter 40 eine Einstellung bzw. Nachstellung des Durchmessers des Werkzeuges 11 von Hand erfolgen, indem nach Lösen der Sicherungsschraube 52 die Einstellmutter 50 gedreht wird, die dann bei ihrer Schraubbewegung über den Mitnehmerstift 48 das Druckstück 47 in axialer Richtung mitnimmt, wodurch die Stange 25 und der Aufweitkörper ebenfalls axial verschoben werden.

Der Adapter sorgt also nicht nur für eine Einspannung des Werkzeuges in einem Futter, das sicher und schnell an der Maschinenspindel angebracht werden kann, sondern sieht daran auch noch die Einstellvorrichtung vor. Es ist also gerade bei kleinen Werkzeugen nicht mehr nötig, den Spindelanschluß und vor allem die Einstellvorrichtung an dem Werkzeug selbst vorzusehen. Der Anschluß 41 des Adapters 40 kann beliebig ausgestaltet und auf den jeweiligen Anschluß der Werkzeugmaschine angepaßt sein. Dies ermöglicht es auch, das gleiche Werkzeug 11 in verschiedenen Maschinen zu verwenden. Obwohl die dargestellte Ausführungsform des Adapters sehr vorteilhaft ist, sind auch andere Spann- und/oder Einstellvorrichtungen möglich. So könnte beispielsweise statt der Spannvorrichtung 42 eine Bajonettverriegelung, ein Morse- oder Steilkegelanschluß o. dgl. vorgesehen sein. Die Einstellvorrichtung könnte wegen der feineren Einstellbarkeit auch mit einem Differentialgewinde arbeiten oder auch unmittelbar mit einem Gewinde auf der Stange 25 zusammenarbeiten. Für anders gestaltete Aufweitkörper, beispielsweise mit Nocken oder Drehsternen arbeitende Aufweitkörper, könnte dann beispielsweise eine mit einem Schneckenantrieb arbeitende Einstellvorrichtung vorgesehen sein.

In F i g. 4 ist eine Spannvorrichtung 42 dargestellt, die genau der in Fig. 3 dargestellten Spannvorrichtung entspricht. Sie ist jedoch am Ende einer Maschinenspindel 55 angeordnet, die drehbar und axial verschiebbar an einer Maschine 56 angeordnet ist, die in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien schematisch angedeutet ist. Diese Maschine besitzt einen Dreh- und Vorschubantrieb für die Spindel 55, der dazu eingerichtet ist, die Spindel zu einem einzigen Zerspanungshub abwärts und danach wieder aufwärts zu bewegen. Diesem Zerspanungshub können sich noch einige Egalisierungshübe anschließen, während derer die Zerspanung nur noch außerordentlich gering ist. Das kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Vorbearbeitung der zu bearbeitenden Bohrung nicht sehr genau war. Der vorzugsweise regelbare Axialvorschub sollte im Verhältnis zu der ebenfalls regelbaren Drehgeschwindigkeit zumindest so einstellbar sein, daß der Axialvorschub ca. ein Zehntel bis ein Dreißigstel der wirksamen Umfangsgeschwindigkeit des Werkzeuges betragen kann.

Die Spindel 55 hat eine innere Bohrung 57, in der der Übertragungsmechanismus einer Einstellvorrichtung 46' angeordnet ist. Die Einstellvorrichtung 46' besitzt ein Schrittschaltwerk 58, das in der Maschine 56 angeordnet und in der Zeichnung strichliert angedeutet ist. Dieses Schrittschaltwerk, das beispielsweise ein übliches Klinkenschaltwerk sein kann, dreht bei seiner Betätigung eine Einstellstange 59 schrittweise um kleine Beträge. Diese in der Bohrung 57 angeordnete Einstellstange dreht über ein Mitnehmerteil 60 den eigentlichen Einstellkörper 61, der an seinem einen Ende ein Gewinde 62 trägt, das mit einem Innengewinde in den Körper 14 des Werkzeuges 11, das in der Spannvorrichtung 42

eingespannt ist, zusammenarbeitet. Die Drehung der Einstellstange 59 bewirkt also eine ebensolche Drehung des Einstellkörpers 61, der sich dabei mehr oder weniger weit in das Gewinde 62 hineinschraubt und mit seinem freien Ende auf die Stange 25 des Aufweitkörpers 24 drückt und diese axial verschiebt. Eine derartige Einstellvorrichtung ist auch bei einem Adapter entsprechend F i g. 3 möglich.

Das Schrittschaltwerk 58 ist in der Maschine derart angeordnet, daß es zwischen der Spindel 55 und der Einstellstange 59 wirksam wird, d. h. daß seine Drehung als eine Relativdrehung zwischen der Spindel 55 und der Einstellstange 59 wirksam wird. Das Schrittschaltwerk 58 kann auch unmittelbar ein Übertragungselement zwischen drehender und axialer Bewegung betätigen, so \ daß dann die in der Spindel geführte Übertragungsstange eine Axialverschiebung überträgt, oder das Schrittschaltwerk könnte auch unmittelbar eine Axialbewegung erzeugen. Bei einem durch Drehung wirksamen Aufweitkörper 24 braucht überhaupt kein Umsetzungsglied zwischengeschaltet zu werden. Das Schrittschaltwerk kann, da es ja nur während der Arbeitspausen betätigt wird, auch kontinuierlich und unter Umständen auch in verschieden großen Schritten betätigt werden.

Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung ist die Talsache, daß während der Bearbeitung keinerlei Nachstellung oder Aufweitung des Werkzeugkörpers mehr notwendig ist. Wegen der erstaunlich hohen Standfestigkeit des Werkzeuges ist es auch nicht notwendig, das Werkzeug nach jeder Bearbeitung nachzustellen. Es sind vielmehr zahlreiche (bis zu 100) Bearbeitungsvorgänge mit dem Werkzeug durchzuführen, ohne daß sich das Fertigmaß um mehr als ein um ändert. Daher kann auch bei den meisten normalen Bearbeitungsvorgängen mil einer von Zeit zu Zeit vorgenommenen Handnachstellung, beispielsweise über eine Einstellvorrichtung 46 gearbeitet werden. Trotzdem kann es erwünscht sein, auch diese Nachstellung automatisch vorzunehmen, wozu auch die hohe Arbeitsgeschwindigkeit des Verfahrens nach der Erfindung Veranlassung gibt, da auch die zahlreichen Bearbeitungsvorgänge, die zwischen zwei Nachstellungen möglich sind, von dem Werkzeug in wenigen Minuten durchfiihrbar sind.

Dementsprechend enthält die Maschine nach F i g. 4 eine nur schemalisch angedeutete Nachmeßeinrichtung 64. in der auf bekannte Weise die durch das Werkzeug 11 bearbeiteten Werkstücke nachgemessen werden. So kann beispielsweise in einer Bearbeitungstraße das Werkstück anschließend an seine Bearbeitung durch das Werkzeug 11 unter die Nachmeßeinrichtung 64 verschoben werden, die feststellt, ob das Fertigmaß innerhalb eines bestimmten Sollbereiches ist. Zeigt die Nachmeßeinrichtung 64 an, daß das Fertigmaß sich seiner Toleranzgrenze nähert, so gibt ein in der Nachmeßeinrichtung enthaltenes oder daran angeschlossenes Steuergerät über die Leitung 65 einen Impuls an das Schrittschaltwerk 58, das über die beschriebenen Mechanismen eine Nachstellung des Werkzeuges 11 bewirkt. Durch eine solche Nachmeßeinrichtung ist auch bei automatischen Bearbeitungsstraßen eine Anzeige von Werkzeugbeschädigungen durch Fremdkörper o. dgl. möglich. Die Nachmeßeinrichtung und das Schrittschaltwerk können in etwa so aufgebaut sein, wie es in der deutschen Auslegeschrift 19 50 111 beschrieben ist.

Das Verfahren kann auch mit Werkzeugen durchgeführt werden, die statt eines rohrförmigen Werkzeugkörpers mit unmittelbar darauf aufgebrachtem Schneidbelag den Schneidbelag auf gesonderten Körpern angebracht haben, von denen mehrere in Längsrichtung und/ oder am Umfang des Werkzeuges vorgesehen sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Honbearbeitung von zylindrischen Bohrungen, mit einem gleichzeitig den gesamten Umfang der Bohrung bearbeitenden, in seinem Durchmesser einstellbaren Honwerkzeug, bei dem das Honwerkzeug gedreht und axial bewegt wird, wobei die Bearbeitung bis zu hoher Oberflächengüte der Bohrung erfolgt und die Bohrung zuerst das Honwerkzeug führt, danach unter allseitigem radialem Arbeitsdruck zerspanend bearbeitet und schließlich ohne wesentliche weitere Spanabnahme unter Führung des Honwerkzeuges nachbearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die wesentliche Spanabnahme in einem einzigen axialen Zerspanungshub des vor der Bearbeitung auf das Fertigmaß fest eingestellten Honwerkzeuges erfolgt und daß die Arbeitsschritte des Führens, Zerspanens und Nachbearbeitens während dieses einen Zerspanungshubes in axialer Richtung nacheinander, zeitlich jedoch teilweise gleichzeitig durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug im wesentlichen mit seiner vollen Schneidbelaglänge durch die Bohrung hindurch- und wieder zurückgefahren wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an den einzigen Zerspanungshub ein oder einige Egalisierungshübe ohne wesentliche Zerspanung mit dem in seiner Einstellung unveränderten Honwerkzeug durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hon-Werkzeugdurchmesser in Abhängigkeit von einer Nachmessung des bearbeiteten Bohrungsdurchmessers nachgestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Honbearbeitung unter ständiger Zufuhr von Kühl- und Schneidflüssigkeit vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug bei der Bearbeitung mit einer Umfangsgeschwindigkeit unter 100 m/min, vorzugsweise 20 bis 30 m/min gedreht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug bei der Bearbeitung mit einer Geschwindigkeit zwischen einem Zehntel und einem Dreißigstel der Umfangsgeschwindigkeit des Honwerkzeuges axial vorgeschoben wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug bei der Bearbeitung mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von 1 bis 3 m/min axial vorgeschoben wird.

9. Honmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn- eo zeichnet, daß sie eine drehbare und zur Durchführung eines einzigen Zerspanungshubes sowie ggf. einiger Egalisierungshübe hin- und herverschiebbare, zur Aufnahme eines vor der Bearbeitung auf ein Fertigmaß fest einstellbares Honwerkzeug ausgebildete Spindel (55) aufweist, die mit einer Axialvorschubsgeschwindigkeit zwischen einem Zehntel und einem Dreißigstel der Umfangsgeschwindigkeit des

Honwerkzeugs antreibbar ist

10. Honmaschine nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet daß ihre eine Einstellvorrichtung (46) zugeordnet ist die zur Aufweitung des Honwerkzeuges (11) vor oder nach der Bearbeitung von Werkstücken (13) betätigbar ist und das Honwerkzeug (11) während der Bearbeitung auf einen festen Durchmesser blockiert

11. Honmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß die Einstellvorrichtung (46') eine schrittweise betätigbare Schrittschalteinrichtung (58) besitzt

12. Honmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (46') von einer Nachmeßeinrichtung (64) für die bearbeiteten Werkstücke (13) betätigbar ist

13. Honmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet daß die Schrittschalteinrichtung (58) eine drehbare Stange betätigt

14. Honmaschine nach einem der Ansprüche !0 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung (46) an einem Adapter (40) mit einer Aufnahme bzw. Spannvorrichtung (42) für das Honwerkzeug (11) angeordnet ist.