[0001] Die Erfindung betrifft eine Honeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Bei derartigen Honeinrichtungen (DE-GM 83 25 106) ist es bereits bekannt, das Kühlmittel
gezielt im Arbeitsbereich des Honwerkzeuges zuzuführen. Es hat einen axial verlaufenden
Kühlmittelkanal, der über radiale Bohrungen direkt im Arbeitsbereich mündet. Die Zuführung
des Kühlmittels erfolgt über einen oberhalb einer Einspannstelle des Werkzeugkörpers
angeordneten Kühlmittelverteiler. Er ist auf einem mit dem Honwerkzeug verbundenen
Anschlußwerkzeug geführt und axial unverrückbar gehalten. Das Anschlußwerkzeug hat
ein dem Einspannende des Honwerkzeuges gegenüberliegendes weiteres Einspannende,
das in ein Bohrfutter oder dgl. einer Werkzeugmaschine eingespannt werden kann.
[0003] Diese bekannte Honeinrichtung hat den Nachteil, daß sie zwischen dem Einspannende
der Werkzeugspindel und dem Arbeitsbereich eine verhältnismäßig große Baulänge aufweist.
Dadurch neigt der Schaft des Honwerkzeuges beim Eintauchen mit seinem Arbeitsbereich
in die Bohrung des üblicherweise kardanisch aufgenommenen Werkstückes zur Schiefstellung
und zu Schwingungen während der Bearbeitung, was die Bearbeitungsgenauigkeit und die
Standzeit des Honwerkzeuges beeinträchtigt. Des weiteren ist die Spülung des Arbeitsbereiches
am Bohrungsgrund der Sacklochbohrung nicht zufriedenstellend, da hier strömungstechnische
Totzonen entstehen können. Für eine hochgenaue Bearbeitung ist es aber unabdingbar,
daß der Abrieb sofort aus der Bearbeitungszone weggespült wird.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Honeinrichtung
für die Feinstbearbeitung zu schaffen, mit der verhältnismäßig kleine Bohrungen,
insbesondere Sacklochbohrungen mit einer bisher durch Honen nicht erreichbaren außergewöhnlich
hohen Genauigkeit bei hoher Standzeit des Werkzeugs bearbeitet werden können.
[0005] Diese Aufgabe wird bei einer Honeinrichtung der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
[0006] Die erfindungsgemäße Kühlmittelzuführeinrichtung kann unmittelbar oberhalb des Werkstückes
an einer Vorrichtungsplatte angeordnet sein. Die Kühlmittelzuführeinrichtung kann
vom Honwerkzeug zentrisch durchdrungen sein und Führungs- und Dichtelemente aufnehmen,
die sich frei nach dem Honwerkzeugschaft ausrichten können. Die Führungs- und Dichtelemente
sind dann während der Honbearbeitung durch den Kühlmitteldruck in der ausgerichteten
Stellung festgehalten. Dadurch wird eine außergewöhnlich steift und schwingungsfreie
Führung des Honwerkzeuges erreicht. Die Zuführung des Kühlmittels unter Hochdruck
im Inneren des Honwerkzeuges zum stirnseitigen, der Werkstückbohrung zugewandten
Ende des Honwerkzeuges, und die Rückführung des Kühlmittels über den Rückführkanal
gewährleistet eine genau definierte Kühl mittelführung innerhalb des Arbeitsbereiches.
Dadurch wird die Bearbeitungsgenauigkeit mit der erfindungsgemäßen Honeinrichtung
erheblich verbessert, so daß die Einrichtung besonders zum Herstellen von Sacklochbohrungen
geeignet ist, die hochgenau bearbeitet sein müssen, wie beispielsweise zur Bearbeitung
von Bohrungen von Einspritzpumpenteilen.
[0007] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung
und den Zeichnungen.
[0008] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen schematisch und in
vergrößertem Maßstab dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Honeinrichtung im Axialschnitt,
Fig. 2 ein Honwerkzeug der Honeinrichtung nach Fig. 1 im Axialschnitt längs der Linie
II-II in Fig. 3,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2.
[0009] In Fig. 1 ist ein Werkstück 1 mit einer Sacklochbohrung 2 dargestellt, die durch
ein Honwerkzeug 3 einer Honeinrichtung bearbeitet wird. Das Werkstück 1 ist hierzu
(was nicht näher dargestellt ist) in einer bekannten kardanischen Werkstückaufnahme
4 aufgenommen und gehalten.
[0010] Unmittelbar oberhalb der Werkstückaufnahme 4 bzw. des Arbeitsbereiches ist eine Kühlmittelzuführeinrichtung
5 an einer maschinenseitig festen Vorrichtungsplatte 6 so angeordnet, daß sie zentrisch
von einem Schaft des Honwerkzeuges 3 durchdrungen wird.
[0011] Ein der Werkstückaufnahme 4 des Honwerkzeuges 3 gegenüberliegendes und auf der anderen
Seite der Kühlmittelzuführung 5 angeordnetes Einspannende 8 des Honwerkzeuges 3 ist
über bekannte Mittel, z.B. eine (nicht dargestellte) Spannzange, mit einer Maschinenspindel
9 fest verbunden.
[0012] Ein im wesentlichen als Hohlzylinder ausgebildetes Gehäuseteil 10 der Kühlmittelzuführeinrichtung
5 ist axial verschieblich in einer Führungsbuchse 11 geführt. Sie ist koaxial zum
Honwerkzeug 3 mit der Vorrichtungsplatte 6, z.B. mittels eines Paßflansches 12, fest
verbunden. Das Gehäuseteil 10 nimmt in einer Zylinderbohrung 13 koaxial ein im Außendurchmesser
abgesetzes Führungsteil 14 und ein an das Führungsteil in axialer Richtung anschließendes
ringförmiges Dichtteil 15 auf. Das Führungsteil 14 weist einen flanschartig verbreiterten
Mittenabschnitt 16 auf, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser
der Zylinderbohrung 13 des Gehäuseteiles 10. Das Führungsteil 14 liegt mit einer unteren
Stirnfläche 17 an einem durch einen stufenartigen Absatz gebildeten Boden 18 des Gehäuseteiles
10 an. An den Mittenabschnitt 16 schließt nach unten ein im Durchmesser verjüngter
Abschnitt 19 an, der durch eine bodenseitige Bohrung 20 des Gehäuseteiles 10 nach
außen ragt. Die Bohrung 20 hat kleinere lichte Weite als die anschließende Zylinderbohrung
13. Der verjüngte Abschnitt 19 des Führungsteiles 14 ragt mit größerem Spiel durch
die Bohrung 20. An den Mittenabschnitt 16 schließt nach oben ein Endabschnitt 21
an. Sein Außendurchmesser ist wesentlich kleiner als die lichte Weite der Zylinderbohrung
13, aber geringfügig größer als der Außendurchmesser des Endabschnittes 19. Zwischen
der Wand der Zylinderbohrung 13 und der Außenseite des Endabschnittes 21 ist eine
Ringkammer 22 für die Aufnahme von Kühlmittel gebildet.
[0013] Die Ringkammer 22 ist in Richtung auf die Maschinenspindel 9 durch das Dichtteil
15 begrenzt, das mit einem flanschartigen, verbreiterten Abschnitt 23 spielfrei an
der Stirnseite 21a des Endabschnittes 21 anliegt. Der Außendurchmesser des Abschnittes
23 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser der Zylinderbohrung 13. Sie ist in Richtung
auf die Maschinenspindel 9 mit einem Deckel 24 verschlossen, der an einem Absatz 10a
eines sich an die Zylinderbohrung 13 anschließenden, erweiterten Bohrungsabschnittes
25 des Gehäuseteiles 10 befestigt ist. Die Verhältnisse sind dabei so getroffen, daß
das Führungsteil 14 und das Dichtteil 15 axial unbeweglich, aber in radialer Richtung
schwimmend innerhalb der Zylinderbohrung 13 gehalten sind. Der Deckel 24 weist eine
koaxial zur Zylinderbohrung 13 verlaufende Durchgangsbohrung 47 auf, die von einem
im Durchmesser verjüngten Endabschnitt 26 des Dichtteils 15 mit größerem Spiel durchsetzt
ist.
[0014] Das Führungsteil 14 und das Dichtteil 15 haben konzentrische Durchgangsbohrungen
27 bzw. 28., welche vom Werkzeugschaft 35 mit geringem Spiel durchdrungen sind und
Führungs- und Dichtungsfunktion haben, wie noch erläutert wird. Die Bohrung 27 erweitert
sich im Bereich des Endabschnittes 21 des Führungsteiles 14 und bildet eine den Honwerkzeugschaft
in diesem Bereich umschließende und der Kühlmittelzuführung dienende Verteilerkammer
29. Sie steht mit der Ringkammer 22 durch mehrere, im Endabschnitt 21 axial übereinander
liegende Sätze von radialen Bohrungen 30 in leitender Verbindung. Im Ausführungsbeispiel
sind drei Sätze von Bohrungen 30 vorgesehen, die jeweils gleichen axialen Abstand
voneinander haben. Die Bohrungen 30 eines Satzes weisen vorzugsweise gleichen umfangsseitigen
Abstand voneinander auf.
[0015] Die Ringkammer 22 steht über eine Anschlußbohrung 31 und eine Leitung 32 mit einer
(nicht dargestellten) Kühlmitteldruckquelle in Verbindung. Im Bereich der Verteilerkammer
29 sind am Honwerkzeugschaft 35 einander diametral gegenüberliegende radiale Bohrungen
33 vorgesehen, die zu Kühlmittelkanälen 34 im inneren des Honwerkzeuges führen. Die
Bohrungen 33 sind entsprechend den Bohrungen 30 vorzugsweise mit gleichem umfangsseitigem
Abstand voneinander angeordnet.
[0016] Wie insbesondere Fig. 2 und 3 zeigen, ist der Werkzeugschaft 35 mit einer axialen
Durchgangsbohrung 36 versehen, in der eine Spreizstange 37 geführt ist. Im vorderen
Bereich 7 des Werkzeugschaftes 35 sind vorzugsweise vier langlochartige Schlitze
38 vorgesehen, die je eine Honleiste 39 mit einem Scheifmittelbelag aufnehmen. Die
Honleisten 39 sind so bemessen und geformt, daß sie in den Schlitzen 38 mit sehr
geringem Spiel radial bewegt werden können. Hierzu weisen die Honleisten eine in
Längsrichtung verlaufende innere Keilfläche 40 auf, die mit dem konischen Abschnitt
41 der Spreizstange 37 zusammenwirkt. Die Spreizstange 37 hat ferner etwas oberhalb
der Bohrungen 33 des Werkzeugschaftes 35 beginnende und sich zum Abschnitt 41 hin
ersteckende Nuten 34. Sie bilden Kühlmittelkanäle, über die das Kühlmittel unter Hochdruck
innerhalb der Bohrung 36 zum freien während der Bearbeitung in die Sacklochbohrung
2 eintauchenden stirnseitigen Ende 46 des Werkzeugschaftes 35 fließt. Die Nuten 34
sind, wie Fig. 3 zeigt, vorzugsweise teilkreisförmig abgerundet.
[0017] Am Außenumfang des Werkzeugschaftes 35 sind im Bereich der Honleisten 39 vorzugsweise
mehrere mit gleichem umfangsseitigem Abstand angeordnete und axial verlaufende Ab
flachungen 42 vorgesehen. Zwischen den Honleisten sind außerdem vorzugsweise ebenfalls
mit gleichem umfangsseitigem Abstand voneinander angeordnete und axial verlaufende
Nuten 43 (Fig. 3) vorgesehen, die zur Abführung des Kühlmittels aus dem Arbeitsbereich
dienen. Die Nuten 43 sind so lang, daß sie sich in der unteren Hubendlage des Honwerkzeuges
von unteren Ende 46 des Honwerkzeuges 3 bis etwas oberhalb einer Werkstückoberkante
1a erstrecken (Fig.1).
[0018] Die Abflachungen 42 und die Nuten 43 bilden einen Rückführkanal und sind so angeordnet,
daß zwischen ihnen jeweils Führungsstege 44 vorgesehen sind, die durch Außenflächenabschnitte
des Werkzeugschaftes 35 gebildet sind. Die Nuten 43 sind im Querschnitt teilkreisförmig
abgerundet (Fig. 3).
[0019] Das Honwerkzeug 3 ist zur Erhöhung seiner Standzeit mindestens teilweise aus einem
besonders verschleißfesten Werkstoff hergestellt. Vorzugsweise ist es massiv aus
Hartmetall hergestellt.
[0020] Vor Beginn der Honbearbeitung steht die Maschinenspindel 9 in ihrer oberen Endlang,
wobei sich das Honwerkzeug 3 mit seinen Honleisten 39 vollständig innerhalb der Bohrung
27 des Führungsteiles 14 befindet (nicht dargestellt). Die Kühlmittelzuführeinrichtung
5 ist mit ihrem Gehäuseteil 10 durch eine bekannte, nicht dargestellte Hubeinrichtung
innerhalb der Führungsbuchse 11 ebenfalls in einer oberen Endstellung gehalten (vgl.
strichpunktierte Linien in Fig. 1). In dieser Lage ist die Werkstückaufnahme 4 mit
dem Werkstück 1 unterhalb der Kühlmittelzuführeinrichtung 5 in horizontaler Richtung
frei bewegbar, um beispielsweise mittels eines Rundschalttisches das Zu- und Abführen
der Werkstücke 1 zu ermöglichen. Sobald ein Werkstück unterhalb des Honwerkzeuges
3 positioniert ist, wid die Kühlmittelzuführeinrichtung 5 so weit abgesenkt, daß
der Endabschnitt 19 des Führungsteiles 14 bis nahe an die Werkstückoberkante 1 a heranreicht
und das Honwerkzeug 3 wird dann mit seinen Honleisten 39 von der Maschinenspindel
9 in die Sacklochbohrung 2 eingefahren. Hierbei wird das kardanisch aufgenommene
Werkstücke 1 nach dem starr in die Maschinenspindel 9 eingespannten Honwerkzeug 3
ausgerichtet (Fig. 1). Die Honleistenzustellung und die Dreh- und Hubbewegung des
Honwerkzeuges werden dann zugeschaltet und gleichzeitig über die Leitung 32 Kühlmittel
zugeführt. Das Kühlmittel gelangt unter Hochdruck, vorzugsweise unter einem Druck
von etwa 20 bis 30 bar, in die Ringkammer 22 und drückt das Führungsteil 14 mit seiner
Flanschfläche 17 gegen den Boden 18 der Zylinderbohrung 13. Außerdem wird das Dichtteil
15 mit seinem Flansch 23 gegen den Deckel 24 gedrückt. Damit sind diese beiden Teile,
die sich bis dahin nach dem Honwerkzeug frei einschwimmen konnten, festgehalten und
geben dem Honwerkzeug eine zusätzliche Führung. Gleichzeitig ist die Ringkammer 22
nach außen abgedichtet. Das Kühlmittel gelangt über die Bohrungen 30 in die Verteilerkammer
29 und umspült den Werkzeugschaft 35, wobei das enge Spiel zwischen dem Werkzeugschaft
und der Bohrung 28 des Dichtteiles 15 sowie die Bohrung 27 des Führungsteiles 14,
in Verbindung mit dem hohen Kühlmitteldruck eine hydrostatische Führung und Abdichtung
am bewegten Honwerkzeug 3 bewirken. Gleichzeitig gelangt das Kühlmittel über die weiteren,
radialen Bohrungen 33 ins Innere des Honwerkzeuges 3 und strömt innerhalb der Bohrung
36 in den axial verlaufenden Nuten 34 in der Spreizstange 37 zum Ende 46 des Honwerkzeuges
3. Dort tritt es unmittelbar im Bereich des Bohrungsgrundes der Sacklochbohrung 2
aus. Das Kühlmittel muß dann zwangsweise über die am Außenumfang des Honwerkzeuges
3 eingearbeiteten Abflachungen 42 und die Nuten 34 aus der Sacklochbohrung 2 abfließen.
Dabei wird der gesamte Arbeitsbereich der Sacklochbohrung 2 einwandfrei durchspült
und eine gut Kühlung sowie eine sichere Abfuhr der Abriebteilchen gewährleistet. Außerdem
führt der hohe Kühlmitteldruck in Verbindung mit der besonderen Lagerung und Anordnung
der Kühlmittelzuführeinrichtung zu einer schwingungsdämpfenden Versteifung des Systems
von Honwerkzeug und Werkstück, was zu einer außergewöhnlichen Bearbeitungsgenauigkeit
und zu einer erheblichen Erhöhung der Standzeit beiträgt.
[0021] Beim Ausfahren des Honwerkzeuges 3 aus der Sacklochbohrung 2 nach Beendigung des
Honvorganges werden die Honleisten 39 sofort wieder von der Bohrung 27 des Führungsteiles
14 aufgenommen und unverlierbar gehalten. Zu diesem Zweck weist die dem Werkstück
1 zugewandte Mündung der Bohrung 27 eine trichterförmige Erweiterung 45 auf, die das
Einführen der Honleisten 39 erleichtert.
1. Honeinrichtung mit einem Honwerkzeug zur Feinstbearbeitung kleiner Bohrungen,
insbesondere Sacklochbohrungen in Werkstücken, bei dem das Honwerkzeug einen Schaft
aufweist, der mindestens einen mit einem Schleifmittelbelag versehenen Arbeitsbereich
aufweist, der mit einer im Honwerkzeug angeordneten Spreizvorrichtung aufweitbar ist,
und mit einer im Honwerkzeug verlaufenden Kühlmittelkanalanordnung zum Zuführen eines
Kühlmittels zum Arbeitsbereich,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanalanordnung (34) an dem dem Werkstück
(1) zugewandten Ende (46) des Honwerkzeuges (3) etwa stirnseitig mündet, daß zur Rückführung
des Kühlmittels mindestens ein Rückführkanal (42, 43) vorgesehen ist, der am Außenumfang
des Honwerkzeuges (3) verläuft, und daß eine gegenüber dem Honwerkzeug ausricht- und
feststellbare Kühlmittelzuführeinrichtung (5) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelkanalanordnung
(34) aus mehreren, vorzugsweise vier mit gleichem umfangseitigen Abstand voneinander
angeordneten Umfangsnuten der Spreizvorrichtung (37) besteht.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel unter Hochdruck, vorzugsweise unter einem
Druck zwischen 20 und 30 bar, zugeführt ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kühlmittelkanalanordnung (34) von einem unteren
Endabschnitt (41) der Spreizvorrichtung (37) bis über etwa radiale Bohrungen (33)
des Werkzeugschaftes (35) erstreckt.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführkanal (42,43) durch Abflachungen (42) und
Nuten (43) an der Außenseite des Werkzeugschaftes (35) gebildet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sich der Rückführkanal (42,43) in der untersten Hublage
des in Arbeitsstellung befindlichen Honwerkzeuges (3) von dessen unterem Ende (46)
bis über das Werkstück (1) erstreckt.
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug (3) zwischen den Abflachungen (42) und
den Nuten (34) Führungsstege (44) aufweist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (33) des Werkzeugschaftes (35) in die Kühlmittelkanalanordnung
(34) münden.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (33) des Werkzeugschaftes (35) in eine Verteilerkammer
(29) münden, die zwischen der Mantelfläche des Werkzeug schaftes (35) und einer Durchgangsbohrung
(27) eines Führungsteiles (14) der Kühlmittelzuführeinrichtung (5) liegt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Verteilerkammer (29) etwa radial verlaufende Bohrungen
(30) des Führungsteiles (14) münden.
11. Einrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sätze von Bohrungen (30) vorgesehen sind, die
jeweils aus mehreren, mit gleichem umfangseitigem Abstand voneinander angeordneten
Einzelbohrungen bestehen.
12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (30) des Führungsteiles (14) auf der von
der Verteilerkammer (29) abgewandten Seite in eine Ringkammer (22) münden, und die
Ringkammr (22) zwischen einem die Bohrungen (30) aufweisenden Endabschnitt (21) des
Führungsteiles (14) und der Zylinderbohrung (13) des Gehäuseteiles (10) der Kühlmittelzuführeinrichtung
(5) vorgesehen ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (22) in axialer Richtung durch ein oberes
Dichtteil (15) und einen im Durchmesser verbreiterten Mittenabschnitt (16) des Führungsteiles
(14) begrenzt ist, und daß das Führungsteil (14) und das Dichtteil (15) mit radialem
Spiel schwimmend in der Zylinderbohrung (13) des Gehäuseteiles (10) angeordnet ist.
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Ringkammer (22) eine Anschlußbohrung (31) des Gehäuseteiles
(10) mündet, die mit einer Kühlmittelzuführleitung (32) verbunden ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (10) axial verschiebbar in einer Führungsbuchse
(11) der Kühlmittelzuführeinrichtung (5) angeordnet ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (15) und der an einem Boden (18) des Gehäuseteiles
(10) anliegende Mittenabschnitt (16) des Führungsteiles (14) während der Bearbeitung
des Werkstückes (1) ganzflächig dichtend am Gehäuseteil (10) anliegen, und daß das
Dichtteil (15) an einem Deckel (24) anliegt, der in einem erweiterten Bohrungsabschnitt
(25) der Zylinderbohrung (13) des Gehäuseteils (10) befestigt ist.
17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabschnitt (16) an einem Boden (18) des Gehäuseteiles
(10) anliegt.
18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (18) und der Deckel (24) miteinander fluchtende
Bohrungen (20,47) aufweisen, durch die das Dichtteil (15) und das Führungsteil (14)
mit einem verjüngten Endabschnitt (26,19) mit radialem Spiel ragen.
19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (15) und das Führungsteil (14) konzentrische
Bohrungen (28,27) aufweisen, durch die der Werkzeugschaft (35) mit geringem Spiel
ragt, und daß sich die Bohrung (27) des Führungsteiles (14) am freien Ende des verjüngten
Endabschnittes (19) erweitert.
20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerkzeug aus Hartmetall besteht.