DE3819240A1 - Dornhonwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Dornhonwerkzeug mit einem mit Schlitzen versehenen Werkzeugkörper, in dessen leicht konischer Innenfläche ein Aufweitkörper zur Aufweitung nach Abnutzung verschiebbar und fest einstellbar angeordnet ist, daß der - vom freien Werkzeugende her - eine dem Rohmaß der Bohrung entsprechende zylindrische Führungszone, daran anschließend eine sich zum Einspannende hin konisch erweiternde Schneidzone, sowie eine sich daran anschließende dem Fertigmaß der Bohrung entsprechende weitere zylindrische Zone aufweist, die jeweils mit Schneidbelag belegt sind.

Ein derartiges Dornhonwerkzeug ist aus der DE-Patentschrift 24 60 997 bekannt. Diesem Dornhonwerkzeug erfolgt bei Abnutzung eine Nachstellung der sich an die konische Zone anschließenden zylindrischen Zone. In deren Bereich liegt auch die konische Innenfläche des Werkzeugkörpers sowie der mit dieser zusammenwirkende konische Aufweitkörper. Bei diesem bekannten Dornhonwerkzeug ist in dem (zum freien Werkzeugende hin) vor der zylindrischen Zone liegenden Bereich, in dem die konische Schneidzone liegt, eine gewisse Radialelastizität erwünscht. Sie wird dadurch erreicht, daß sich die Schlitze über diese konische Schneidzone hinweg erstrecken und sogar noch länger ausgebildet sein können (aaO Spalte 8, Zeile 36 bis 38). Die Radialelastizität im Bereich der konischen Schneidzone ergibt sich als Folge der Anordnung der Schlitze und der Tatsache, daß die konische Schneidzone im Bereich der sie durchsetzenden Schlitze nicht auf dem Aufweitkörper abgestützt ist.

Mit einem derartigen Dornhonwerkzeug, das in einer sich drehenden Spindel einer Honmaschine aufgenommen wird, können Bohrungen fertig bearbeitet werden. Dabei erfolgt eine Oberflächenverbesserung und eine Verbesserung der Formgenauigkeit einer Bohrung. Die in der DE-PS 24 60 997 beschriebene Form ermöglicht es dabei, bei Verwendung entsprechend geeigneter Diamantbeläge und entsprechend kleinen Abtragsmaßen, mit nur einem Hub zu arbeiten; dadurch unterscheidet sich das "Dorn-"Honen von dem üblichen Honen.

Bei den eingangs genannten Dornhonwerkzeugen hat man sich von der nachgiebigen Ausbildung der konischen Schneidzone offenbar eine gewisse "automatische Anpassung des Werkzeuges an den Fortschritt des Werkstoffabtrages" (aaO Spalte 6, Zeile 26 bis 28) erhofft; gleichzeitig ist man davon ausgegangen, die Nachstellung zum Ausgleich der Abnutzung im Bereich der zylindrischen Zone erfolgen kann und soll (aaO Spalte 6, Zeile 6/7; aaO Spalte 10, Zeile 42 bis 44).

Es hat sich dabei allerdings herausgestellt, daß die Einstellung und Nachstellung dieses Dornhonwerkzeuges oft schwierig ist.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß eine maximale Standzeit erreicht wird und die Nachstellung so vorgenommen werden kann, daß, genau wiederholbar, präzise Nachstellungen der Abnutzung ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die konische Schneidzone zumindest über ihre dem Einspannende zugewandte Hälfte ihrer Längserstreckung auf dem Aufweitkörper direkt abgestützt und somit starr ausgebildet ist, daß sich ferner die Schlitze, die konische Innenfläche des Werkzeugkörpers und der mit dieser zusammenwirkende Teil des Aufweitkörpers über die dem Einspannende zugewandte Hälfte der konischen Schneidzone und denjenigen sich anschließenden Bereich der weiteren zylindrischen Zone erstrecken, in den hinein eine Abnützung der konischen Schneidzone erfolgt, derart, daß bei Verschiebung des Aufweitkörpers eine Rückstellung der Abnutzungskontur der konischen Schneidzone und eine Wiederherstellung der als Führungszone ausgebildeten zylindrischen Zone in ihre ursprüngliche Längslage erfolgt.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, die in dem diskutierten Stand der Technik nicht angesprochen ist, daß die Nachstellung dort erfolgen muß, wo die Hauptschneidarbeit geleistet wird und demzufolge die Hauptabnützung auftritt, nämlich in der konischen Schneidzone, daß diese demgemäß möglichst starr auszubilden ist, und daß ferner die sich daran anschließende weitere zylindrische Zone von einer gewissen Glättungs- und Räumfunktion am Übergang zur konischen Schneidzone her abgesehen, nur Führungsaufgaben hat, so daß eine Nachstellung in deren Bereich, wie sie beim diskutierten Stand der Technik erfolgt, unzweckmäßig ist. Gleichzeitig wird auf die beim Stand der Technik gegebene Radialelastizität der konischen Schneidzone verzichtet. Die Mittel zur Nachstellung, insbesondere die Schlitze und der Aufweitkörper werden in diesen Bereich verlegt, ebenso der sich anschließende Teil der zylindrischen Führungszone, in den hinein die konische Schneidzone bei Abnutzung wandert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellt dar

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Dornhonwerkzeug,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1.

Das Dornhonwerkzeug weist einen Werkzeugkörper 1 auf, der mit einem als Schneidmittel dienenden Diamantbelag 2 belegt ist. Die Kontur des Diamantbelages ist derart ausgebildet, daß sich eine zylindrische Führungszone 3, eine konische Schneidzone 4 und eine sich wiederum daran anschließende zylindrische Führungszone 5 ergibt. Dabei sind die Veränderungen im Durchmesser stark vergrößert dargestellt; in Wirklichkeit handelt es sich um Durchmesserveränderungen in der Größenordnung bis herunter zu nur wenigen Tausendstel Millimetern. Der Werkzeugkörper 1 weist entlang des Umfangs verteilt Schlitze 6 auf. In Längsrichtung übereinstimmende Schlitze 7 sind im Diamantbelag 2 vorgesehen. im Bereich dieser Schlitze 6, 7 weist der Werkzeugkörper 1 innen eine konische Innenfläche 8 (mit einer schwachen Konizität von z. B. 2°) auf. In die dadurch gebildete konische Öffnung hinein erstreckt sich ein ebenso konischer Aufweitkörper 9, der an einer Stange 10 befestigt ist. Die Stange 10 steht innerhalb der Spindel einer Honmaschine, die das dargestellte Dornhonwerkzeug aufnimmt, mit einem entsprechenden Verstellmechanismus in Verbindung, der den konischen Aufweitkörper 9 in Längsrichtung relativ zum Werkzeugkörper verschieben und feststellen und damit eine bestimmte Aufweitung im Bereich der Schlitze 6, 7 erreichen kann.

Strichpunktiert ist ein Werkstück eingezeichnet. In Position 20 befindet sich die zu bearbeitende Innenbohrung noch auf der dem Rohmaß der Bohrung entsprechenden zylindrischen Führungszone 2. In Position 21 befindet sich die zu bearbeitende Innenbohrung des Werkstücks bereits zum Teil auf der dem Fertigmaß der Bohrung entsprechenden zylindrischen Führungszone 5. Der noch größere Teil des Werkstücks befindet sich im Bereich der konischen Schneidzone 4, die dabei die Zerspanarbeit leistet und dadurch den Innendurchmesser auf das gewünschte Fertigmaß hin vergrößert, wobei gleichzeitig eine Verbesserung der Formgenauigkeit und der Oberflächengüte erzielt wird. Der Vorgang ist beendet, wenn das gesamte Werkstück die Stelle 30 des Übergangs von der konischen Schneidzone 4 zur zylindrischen Führungszone 5 erreicht hat; ggf. hat der in Fig. 1 linke Anfangsbereich der zylindrischen Führungszone 5 noch gewisse Glättungs- und/oder Räumfunktionen, die zwar nicht unerwünscht, aber nur unerheblich an der Zerspanung beteiligt sind.

Entsprechend erfolgt die Abnützung des Schneidbelages 2 im Bereich der konischen Schneidzone 4, bspw. derart, daß sich nach einer gewissen Zeit die gestrichelt eingezeichnete Kontur 4′ der konischen Schneidzone 4 ergibt. Dabei verschiebt sich der Übergang der konischen Schneidzone 4 zur zylindrischen Führungszone 5 von Stelle 30 nach Stelle 30′. Diese Verschiebung ist solange unschädlich, solange immer noch die gesamte konische Schneidzone bis hin zur Stelle 30′ noch vollkommen aus der bearbeiteten Bohrung heraustritt.

Um diese Abnützung zu gegebener Zeit auszugleichen bzw. zu kompensieren, wird in geeigneten Zeitabständen der Aufweitkörper 9 relativ gegenüber dem Werkzeugkörper 1 verschoben. Zu diesem Zwecke erfolgt die Anordnung der konischen Innenfläche 8, des mit dieser zusammenwirkenden Teils des Aufweitkörpers 9, sowie der Schlitze 6, 7 so, daß eine Nachstellung der konischen Schneidzone 4 (also zurück von Kontur 4′ in Fig. 1 auf die ursprüngliche Kontur) und eine entsprechende Wiederherstellung der ursprünglichen zylindrischen Führungszone 5 (Übergang von 30′ zurück nach 30) erfolgt. Dem entspricht, daß die konische Innenfläche 8, die mit dem Aufweitkörper 9 zusammenwirkt, im wesentlichen so angeordnet ist, daß sie in Längsrichtung mit der zum Einspannende hin liegenden Hälfte der Längserstreckung der konischen Schneidzone 4 übereinstimmt und sich ferner darüber hinaus zum Einspannende des Werkstücks hin (rechts in Fig. 1) noch soweit erstreckt, daß eine bis in diesen Bereich hinein erfolgende Abnützung (Kontur 4′ bis 30′) Verschiebung des Aufweitkörpers 9 wieder ausgeglichen werden kann. Gleichzeitig ist damit eine starre Abstützung der konischen Schneidzone 4 auf dem Aufweitkörper 9 gegeben.

Die zylindrische Zone 5 wird dabei nicht nachgestellt. Sie behält in dem nach wie vor (auch nach Verschiebung der Kontur der Schneidzone 4 nach 4′) zylindrischen Bereich ihren Durchmesser. Sie ist nur in ihrem vorderen Ende nachstellbar und dies nur über den Bereich, in den die konische Schneidzone 4 in Folge Abnützung hineingewandert ist. Dabei ist darauf zu achten, daß sich die Stelle 30′ auch bei Abnützung nicht weiter zum Einspannende hin fortpflanzt als bis zum Ende der Schlitze 6, 7, da über diese Stelle hinaus in Folge des beschriebenen Wirkungszusammenhanges eine Nachstellung nicht mehr möglich sein soll. Demzufolge zeichnet sich das Werkzeug durch eine besondere Stabilität aus.

Dabei wird die zylindrische Führungszone 5 von Anfang an auf das gewünschte Fertigmaß der Bohrung überschliffen und dient zum achsparallelen Führen während der Bearbeitung. Das setzt voraus, daß der zylindrische Bereich jeweils noch eine ausreichende Länge im Verhältnis zur Länge der zu bearbeitenden Bohrung besitzt. Dies ist dann gegeben, wenn die Länge des (auch bei Abnützung bis 30′) noch verbleibenden zylindrischen Abschnitts etwa der Länge der zu bearbeitenden Bohrung entspricht. Im zum freien Ende hin vorderen Teil hat sie noch glättende Wirkung auf die gerillte Oberfläche der bereits zerspanten Bohrungswand. Diese Glättungswirkung nimmt aber in Richtung auf das Einspannende kontinuierlich ab. Dies ist eine zwangsläufige, wenn auch nicht unerwünschte Nebenwirkung der formschlüssigen Führung. Der zylindrische Bereich der zylindrischen Führungszone 5 kann zum Einspannende hin ganz oder teilweise abgestumpft sein.

Die konische Schneidzone 4 hat dann die optimale Länge, wenn sie der voraussichtlichen Länge und der Form entspricht, die sich im Laufe des Verschleißes in Abhängigkeit von der Häufigkeit und der Verteilung der durchschnittlichen Rohmaße bildet.

Vom verfahrensmäßigen Einsatz des Werkzeugs her ist es nach entsprechender Abnützung der konischen Schneidzone 4 möglich, die Hublage nachzustellen, d. h. durch Veränderung des Hubes dafür zu sorgen, daß in jedem Fall das Werkzeug soweit durch eine zu bearbeitende Bohrung hindurch geführt wird, daß noch der Anfangsbereich einer - stets noch! - zylindrischen Führungszone durch die bearbeitete Bohrung hindurchtritt. Wandert dann durch Abnutzung die konische Schneidzone zum Einspannende hin, dann kann man die Hublage verändern, d. h. den Hub entsprechend vergrößern. Es ist also darauf zu achten, daß die Nachstellung der Hublage im richtigen Zeitpunkt erfolgt, sofern man nicht zunächst mit unnötig langem Hub arbeiten will.

Claims (2)

1. Dornhonwerkzeug mit einem mit Schlitzen (6, 7) versehenen Werkzeugkörper (1), in dessen leicht konischer Innenfläche (8) ein Aufweitkörper (9) zur Aufweitung nach Abnutzung verschiebbar und fest einstellbar angeordnet ist, das - vom freien Werkzeugende her - eine dem Rohmaß der zu bearbeitenden Bohrungen in einem Werkstück entsprechende zylindrische Führungszone (3), daran anschließend eine sich zum Einspannende hin konisch erweiternde Schneidzone (4), sowie eine sich daran anschließende dem Fertigmaß der zu bearbeitenden Bohrung entsprechende weitere zylindrische Zone (5) aufweist, die jeweils mit Schneidbelag (2) belegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Schneidzone (4) zumindest über ihre dem Einspannende zugewandte Hälfte ihrer Längserstreckung auf dem Aufweitkörper (9) direkt abgestützt und somit starr ausgebildet ist, daß sich ferner die Schlitze (6, 7), die konische Innenfläche (8) des Werkzeugkörpers (1) und der mit dieser (8) zusammenwirkende Teil des Aufweitkörpers (9) über die dem Einspannende zugewandte Hälfte der konischen Schneidzone (4) und denjenigen sich anschließenden Bereich der weiteren zylindrischen Zone (5) erstrecken, in den hinein eine Abnützung (4′) der konischen Schneidzone (4) erfolgt, derart, daß bei Verschiebung des Aufweitkörpers (9) eine Rückstellung der Abnutzungskontur (4, 30′) der konischen Schneidzone (4) und eine Wiederherstellung der als Führungszone ausgebildeten zylindrischen Zone (5) in ihre ursprüngliche Längslage erfolgt.

2. Verfahren zum Honen einer Bohrung in einem Hub mit einem Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem das Werkzeug so weit durch die zu bearbeitende Bohrung hindurchgeführt wird, daß die Stelle (30) des Übergangs von der konischen Schneidzone (4) zur sich anschließenden zylindrischen Führungszone (5) bei Beendigung des Hubs aus der Bohrung herausgetreten ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verschiebung (zu 30′) der Stelle (30) des Übergangs infolge Abnutzung der konischen Schneidzone (4) eine Verlängerung des Hubs des Werkzeugs erfolgt.