DE102011076213A1 - Two-piece tool i.e. honing tool, for use in machine tool for path-controlled and/or force-controlled fine drilling of hole, has infeed mechanism causing infeed of cutter body with help of transfer element - Google Patents

Two-piece tool i.e. honing tool, for use in machine tool for path-controlled and/or force-controlled fine drilling of hole, has infeed mechanism causing infeed of cutter body with help of transfer element Download PDF

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Abstract

The tool (1) has an interface (7) for connecting the tool with a machine spindle of a machine tool, and an infeed mechanism (13) arranged in a base body (3) of the tool. The infeed mechanism causes infeed of a cutter body (39) with the help of a transfer element (41), where the cutter body is arranged in a replaceable processing part (5) and is provided with geometrically indefinite or geometrically certain cutting edges. A force measuring unit i.e. piezoelectric force measuring unit (15), is arranged in the base body. The processing part is designed as a shot-blasting device for forming a hole on a thermal coating, as a precision boring machine or as a chamfering tool. An independent claim is also included for a method for processing a hole.

Description

Mit sogenannten Bearbeitungszentren können verschiedenste Werkstücke mit unterschiedlichsten Bearbeitungsverfahren, wie zum Beispiel Drehen, Feinbohren, Fräsen, Gewindeschneiden und Honen bearbeitet werden.With so-called machining centers, a wide variety of workpieces can be processed with a wide variety of machining processes, such as turning, fine boring, milling, thread cutting and honing.

Um die Flexibilität der Bearbeitungszentren bestmöglich zu nutzen, ist man bestrebt, ein Werkstück möglichst in einer Aufspannung fertig zu bearbeiten und dabei gegebenenfalls verschiedene Werkzeuge einzusetzen. Dadurch ergibt sich eine bessere Auslastung des Bearbeitungszentrums, aber auch dass die Zahl der Umspannvorgänge des Werkstücks reduziert wird, was sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit auswirkt.In order to make the best possible use of the flexibility of the machining centers, one endeavors to finish machining a workpiece as far as possible in one set-up and, if necessary, to use different tools. This results in a better utilization of the machining center, but also that the number of Umspannvorgänge the workpiece is reduced, which has a positive effect on the economy.

Aus der DE 10 2006 028 728 A1 ist ein Honwerkzeug bekannt, das in Bearbeitungszentren eingesetzt werden kann und zum Fertighonen von Bohrungen geeignet ist.From the DE 10 2006 028 728 A1 is a honing tool is known that can be used in machining centers and is suitable for Fertigighonen drilling.

Dieses Honwerkzeug besitzt eine integrierte Zustelleinrichtung, welche das radiale Zustellen der Honleisten ermöglicht. Allerdings sind mit diesem Werkzeug nur vergleichsweise einfache Honbearbeitungen durchführbar und die Streuung der Ergebnisse innerhalb einer Serie baugleicher Werkstücke ist vergleichsweise groß.This honing tool has an integrated feed device, which allows the radial delivery of the honing stones. However, only comparatively simple honing operations can be carried out with this tool, and the scattering of the results within a series of identical workpieces is comparatively large.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Honwerkzeug und ein Verfahren zum Honen von Bohrungen bereitzustellen, wobei das erfindungsgemäße Honwerkzeug in einem Bearbeitungszentrum einsetzbar sein soll und auch komplexe Honbearbeitungsverfahren prozesssicher und in höchster Qualität durchführen können soll. Desweiteren liegt der beanspruchten Erfindung die Aufgabe zu Grunde, den Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs zu erweitern, um so zu einer nochmals gesteigerten Produktivität des Bearbeitungszentrum, aber auch einer erhöhten Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs zu gelangen.The invention is based on the object to provide a honing tool and a method for honing bores, wherein the honing tool according to the invention should be used in a machining center and should be able to perform complex honing process reliable process and the highest quality. Furthermore, the claimed invention is based on the object to expand the application of the honing tool according to the invention, so as to achieve a further increased productivity of the machining center, but also an increased efficiency of the honing tool according to the invention.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Werkzeug mit einer integrierten Zustelleinrichtung und mit einer Schnittstelle zum Verbinden des Werkzeugs mit einer Maschinenspindel einer Werkzeugmaschine dadurch gelöst, dass das Werkzeug einen Grundkörper und einen auswechselbaren Bearbeitungsteil umfasst, wobei die Zustelleinrichtung in dem Grundkörper angeordnet ist und mit Hilfe eines Übertragungsglieds die Zustellung des oder der in dem Bearbeitungsteil vorhandenen Schneidkörper mit geometrisch bestimmter oder geometrisch unbestimmter Schneide bewirkt.This object is achieved in a tool with an integrated feed device and with an interface for connecting the tool to a machine spindle of a machine tool characterized in that the tool comprises a main body and an exchangeable processing part, wherein the feed device is arranged in the base body and with the help of a Transfer member causes the delivery of the or in the processing part existing cutting body with geometrically defined or geometrically undefined cutting edge.

Das erfindungsgemäße Werkzeug ist bevorzugt zweiteilig ausgebildet mit einem Grundkörper, welcher die vergleichsweise kostenintensive Zustelleinrichtung umfasst, und mit einem Bearbeitungsteil, welcher die Schneidkörper, seien es Honleisten, eine Schneidplatte aus Hartmetall oder Mittel zum Aufrauen einer Bohrung, umfasst. Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Zustelleinrichtung mit verschiedenen Bearbeitungsteilen zu kombinieren und dadurch zum Beispiel eine Bohrung feinzubohren, anzufasen, zu honen und/oder aufzurauen. Alle diese Bearbeitungsschritte können mit dem gleichen Werkzeug erfolgen, wobei lediglich die Bearbeitungsteile ausgetauscht werden müssen und der Grundkörper mit seiner Zustelleinrichtung in der Spindel des Bearbeitungszentrums verbleiben kann.The tool according to the invention is preferably formed in two parts with a base body which comprises the comparatively cost-intensive feed device, and with a machining part, which comprises the cutting bodies, be it honing stones, a cutting insert made of hard metal or means for roughening a bore. This makes it possible to combine the feed device according to the invention with different processing parts and thereby, for example, a bore bore, chamfer, honing and / or roughen. All of these processing steps can be done with the same tool, only the machining parts need to be replaced and the body can remain with its feed device in the spindle of the machining center.

Um auch komplexe und qualitativ hochwertige Bearbeitungsvorgänge durchführen zu können, ist in weiterer erfinderischer Ausgestaltung vorgesehen, in dem Grundkörper eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen. Dadurch ist es möglich, eine kraftgesteuerte Zustellung der Honleisten vorzunehmen, was vor allem bei technologisch anspruchsvollen Honbearbeitungen unabdingbar ist.In order to carry out complex and high-quality machining operations, is provided in a further inventive embodiment, provided in the main body of a force measuring device. This makes it possible to perform a force-controlled delivery of the honing stones, which is essential especially for technologically demanding Honbearbeitungen.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Kraftmesseinrichtung auch im Zusammenhang mit einem Bearbeitungsteil, welcher zum Feinbohren dient, auch zur Überwachung der Schneidplatte auf einen Schneidenbruch oder Verschleiß eingesetzt werden.Of course, the force measuring device according to the invention can also be used in connection with a machining part, which serves for precision drilling, for monitoring the cutting plate on a cutting edge break or wear.

Um die Zustellung der Schneidkörper des Bearbeitungsteils auf einfachste Weise bewerkstelligen zu können, ist es vorteilhaft, die Zustelleinrichtung durch eine Feder vorzuspannen, sodass eine einfach wirkende Zustelleinrichtung, die gegen die Vorspannkraft der Feder arbeitet, ausreicht, um sowohl eine Zustellbewegung als auch eine entgegengesetzt gerichtete Bewegung der Schneidkörper des Bearbeitungsteils vornehmen zu können.In order to accomplish the delivery of the cutting body of the machining part in the simplest way, it is advantageous to bias the feed device by a spring, so that a single-acting feed device, which operates against the biasing force of the spring, sufficient to both a feed movement and an oppositely directed Movement of the cutting body of the machining part to make.

Entsprechendes gilt auch für die Kraftmesseinrichtung. Insbesondere wenn als Kraftmesseinrichtung ein piezoelektrisches Element eingesetzt wird, ist es wichtig, dass das piezoelektrische Element immer mit Druckspannung beaufschlagt wird und nicht auf Zug belastet wird. Dies kann durch die erfindungsgemäße Vorspannung mittels einer Feder auf einfache und zuverlässige Weise gewährleistet werden.The same applies to the force measuring device. In particular, when a piezoelectric element is used as force measuring device, it is important that the piezoelectric element is always subjected to compressive stress and is not loaded on train. This can be ensured by the bias of the invention by means of a spring in a simple and reliable manner.

Um den Grundteil mit verschiedenen Bearbeitungsteilen optimal kombinieren zu können, ist ein Übertragungsglied zwischen der Zustelleinrichtung und dem Bearbeitungsteil vorgesehen, wobei das Übertragungsglied eine in axialer Richtung verschiebbare Zustellstange sein kann.In order to optimally combine the base part with different processing parts, a transfer member between the feed device and the processing part is provided, wherein the transfer member may be a displaceable in the axial direction of the feed rod.

Alternativ ist es auch möglich, das Übertragungsglied so auszubilden, dass es relativ zu dem Grundkörper und/oder dem Bearbeitungsteil verdrehbar ist, sodass die Zustellbewegung durch eine rotatorische Bewegung des Übertragungsglieds relativ zum Grundkörper beziehungsweise zum Bearbeitungsteil übertragen werden kann.Alternatively, it is also possible to form the transmission member such that it is relative to the Base body and / or the processing part is rotatable, so that the feed movement can be transmitted by a rotational movement of the transfer member relative to the main body or to the processing part.

Beispielsweise ist es möglich, dass an dem dem Bearbeitungsteil zugewandten stirnseitigen Ende des Übertragungsglieds eine Klauenkupplung oder eine Hirth-Verzahnung ausgebildet ist, die mit einem entsprechenden Gegenstück im Bearbeitungsteil zusammenwirkt. Dadurch können Zustellbewegungen in beide Drehrichtungen sicher und spielfrei übertragen werden.For example, it is possible for a claw coupling or a Hirth toothing to be formed on the front end of the transmission element facing the machining part, which interacts with a corresponding counterpart in the machining part. As a result, infeed movements in both directions of rotation can be transmitted safely and without play.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Bearbeitungsteil als Honahle, mit mindestens einer, bevorzugt jedoch zwei oder mehr Honleisten ausgebildet sein.In a further advantageous embodiment of the invention, the machining part may be formed as a honeydew, with at least one, but preferably two or more honing stones.

Weil in dem erfindungsgemäßen Werkzeug nicht nur eine Zustelleinrichtung mit einer Einrichtung zur Erfassung der Zustellbewegung, sondern auch eine Kraftmesseinrichtung integriert sind, können komplexe Honoperationen durchgeführt werden, die nicht nur weggesteuert, sondern auch zusätzlich oder ausschließlich kraftgesteuert sind. Dadurch können die Oberflächeneigenschaften der zu bearbeitenden Bohrung sehr prozesssicher konstant gehalten werden. Somit ist eine leistungsfähige und prozesssichere Serienfertigung möglich.Because in the tool according to the invention not only a delivery device with a device for detecting the Zustellbewegung, but also a force measuring device are integrated, complex honing operations can be performed, which are not only weggesteuert, but also additionally or exclusively force-controlled. As a result, the surface properties of the bore to be machined can be kept very reliable process constant. Thus, a powerful and process-reliable series production is possible.

Des Weiteren kann der Bearbeitungsteil als Aufrauwerkzeug, insbesondere zur Vorbereitung der Bohrung auf eine thermische Beschichtung, oder als Feinbohrwerkzeug mit mindestens einer, bevorzugt zwei Schneidplatten ausgebildet sein. Selbstverständlich ist diese Aufzählung nicht abschließend.Furthermore, the machining part can be designed as a roughening tool, in particular for preparing the hole on a thermal coating, or as a fine boring tool with at least one, preferably two cutting plates. Of course, this list is not exhaustive.

Es ist auch möglich, dass in dem Bearbeitungsteil eine oder zwei Schneidplatten angeordnet sind, die zum Anfasen einer Bohrung vorgesehen sind. So ist es beispielsweise möglich, die am distalen Ende des Bearbeitungsteils angeordnete Schneide radial zustellbar zu machen, sodass diese Schneidplatte in „eingezogenem” Zustand in die Bohrung eintauchen kann. Wenn die Schneide das hintere Ende der Bohrung erreicht hat, wird die Schneide radial nach außen zugestellt und eine Fase angebracht.It is also possible that in the processing part one or two cutting plates are arranged, which are provided for chamfering a bore. For example, it is possible to radially deliver the cutting edge arranged at the distal end of the machining part, so that this cutting tip can dip into the bore in a "retracted" state. When the cutting edge has reached the rear end of the bore, the cutting edge is delivered radially outwards and a chamfer is attached.

Wenn das erfindungsgemäße Werkzeug wieder aus der Bohrung herausgefahren werden soll, wird die Zustellstelleinrichtung in umgekehrter Richtung betätigt, sodass sich die Schneidplatte radial nach innen bewegt und ohne die Bohrung zu berühren aus der Bohrung herausgefahren werden kann.When the tool according to the invention is to be moved out of the bore again, the Zustellstelleinrichtung is actuated in the reverse direction, so that the cutting plate moves radially inward and without touching the bore can be moved out of the bore.

Um ein rasches und prozesssicheres Austauschen der Bearbeitungsteile bei eingespanntem Grundkörper zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Schnittstelle zwischen dem Grundkörper und dem Bearbeitungsteil als lösbare Schnittstelle ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise durch einen Hohlschaftkegel, einen Gewindeanschluss, einen Bajonettanschluss, einen Spannzangenanschluss oder ein Hydrodehnspannfutter realisiert werden.In order to enable a rapid and reliable replacement of the processing parts with clamped base body, it is provided that the interface between the base body and the processing part is designed as a detachable interface. This can be realized for example by a hollow shaft taper, a threaded connection, a bayonet connection, a collet connection or a hydraulic expansion chuck.

Als besonders geeignet für die Anbindung des erfindungsgemäßen Werkzeugs an eine Maschinenspindel hat es sich bewährt, die Schnittstelle zwischen dem Grundkörper und der Maschinenspindel als Hohlschaftkegelschnittstelle auszubilden.As particularly suitable for the connection of the tool according to the invention to a machine spindle, it has proven useful to form the interface between the base body and the machine spindle as a hollow shaft cone interface.

Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle zwischen dem Grundkörper und der Maschinenspindel die Übertragung elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Energie erlaubt. Auch die Übertragung von Signalen ist vorteilhaft und im Falle einer Kraftmesseinrichtung auch geboten. Wenn die Kraftmesseinrichtung Signale über den Anpressdruck, beispielsweise der Honleisten auf die zu bearbeitende Bohrung, erfasst und diese Information an die übergeordnete Maschinensteuerung übermittelt, kann die Bearbeitung der Bohrung kraftgesteuert erfolgen. Dadurch werden optimale Ergebnisse erzielt.In addition, it is advantageous if the interface between the main body and the machine spindle allows the transmission of electrical, hydraulic and / or pneumatic energy. The transmission of signals is advantageous and in the case of a force measuring device also required. If the force measuring device detects signals about the contact pressure, for example the honing stones on the bore to be machined, and transmits this information to the higher-level machine control, the machining of the bore can be force-controlled. This results in optimal results.

Die Einkopplung elektrischer Energie in das erfindungsgemäße Werkzeug erfolgt bevorzugt induktiv, da diese Energieübertragung verschleißfrei und sicher ist. Entsprechendes gilt auch für die bi-direktionale Signalübertragung zwischen der Maschinensteuerung und dem erfindungsgemäßen Werkzeug.The coupling of electrical energy into the tool according to the invention is preferably carried out inductively, since this energy transfer is wear-free and secure. The same applies to the bi-directional signal transmission between the machine control and the tool according to the invention.

So erfordert zum Beispiel die Steuerung der Zustelleinrichtung eine entsprechende Signalübertragung von der Maschinensteuerung in das erfindungsgemäße Werkzeug, während die Übermittlung der Anpresskraft zwischen Honleiste und zu bearbeitender Bohrung durch die erfindungsgemäße Kraftmesseinrichtung eine Signalübertragung vom Werkzeug zur übergeordneten Maschinensteuerung erfordert.Thus, for example, the control of the delivery device requires a corresponding signal transmission from the machine control in the tool according to the invention, while the transmission of the contact force between the honing stone and bore to be machined by the force measuring device according to the invention requires a signal transmission from the tool to the higher-level machine control.

Die Zustelleinrichtung kann einen Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe und/oder einen Gewindetrieb umfassen. Alternativ ist es auch möglich, dass die Zustellung einen Linearmotor aufweist, der elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben wird. Bei dieser Ausführungsform ist es oft hilfreich, wenn noch ein hydraulischer Übersetzer vorgesehen wird, um die Zustellkräfte zu erhöhen, falls erforderlich.The feed device may comprise an electric motor, a reduction gear and / or a screw drive. Alternatively, it is also possible that the delivery has a linear motor which is driven electrically, hydraulically or pneumatically. In this embodiment, it is often helpful to still provide a hydraulic translator to increase the feed forces, if necessary.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following drawings, the description and the claims removable.

Es zeigen: Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs; 1 an embodiment of a honing tool according to the invention;

2 Ausführungsbeispiele verschiedener Bearbeitungsteile des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs; 2 Embodiments of various processing parts of the honing tool according to the invention;

3 ein Diagramm in dem die Zustellkraft und der Zustellweg über der Zeitachse bei einer komplexen Honoperation dargestellt sind; 3 a diagram in which the delivery force and the delivery path over the time axis in a complex honing operation are shown;

4 ein Ablaufdiagramm einer Serienfertigung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs und 4 a flow diagram of a series production using the honing tool according to the invention and

5 das Zusammenwirken aus kraft- und weggesteuerter Zustellung bei dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug im Zusammenwirken mit der übergeordneten Honsteuerung. 5 the interaction of power and path controlled delivery in the honing tool according to the invention in cooperation with the parent Honsteuerung.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 schematisch und im Längsschnitt dargestellt. Das erfindungsgemäße Honwerkzeug 1 besteht aus zwei Baugruppen, nämlich dem Grundkörper 3 und dem Bearbeitungsteil 5. Der Grundkörper 3 weist an seinem in 1 linken Ende eine Schnittstelle 7 mit mehreren Funktionen auf.In 1 is an embodiment of a tool according to the invention 1 shown schematically and in longitudinal section. The honing tool according to the invention 1 consists of two modules, namely the main body 3 and the processing part 5 , The main body 3 indicates his in 1 left end an interface 7 with multiple functions.

Die Schnittstelle 7 umfasst eine mechanische Schnittstelle mit der das erfindungsgemäße Werkzeug 1 beispielsweise in die Spindel eines Bearbeitungszentrums eingesetzt und dort positioniert und befestigt wird. Dieser mechanische Teil der multifunktionalen Schnittstelle 7 kann als herkömmliche Hohlschaftkegelschnittstelle ausgebildet sein.the interface 7 includes a mechanical interface with the tool according to the invention 1 for example, used in the spindle of a machining center and positioned and fastened there. This mechanical part of the multifunctional interface 7 can be designed as a conventional hollow shaft cone interface.

Außerdem kann über die Schnittstelle 7 zum Beispiel elektrische Energie in das Werkzeug 3 eingekoppelt werden. Dies erfolgt bevorzugt induktiv mit einem ersten Primärteil (nicht dargestellt) in der Spindel des Bearbeitungszentrums und einem ersten Sekundärteil 9 in dem erfindungsgemäßen Werkzeug 1.In addition, over the interface 7 for example, electrical energy in the tool 3 be coupled. This is preferably done inductively with a first primary part (not shown) in the spindle of the machining center and a first secondary part 9 in the tool according to the invention 1 ,

Auf ähnliche Weise ist es möglich, eine induktive Signalübertragung zwischen der Steuerung des Bearbeitungszentrums und dem erfindungsgemäßen Werkzeug 1 zu realisieren. Zu diesem Zweck ist ein zweiter Sekundärteil 11 im Bereich der Schnittstelle 7 ausgebildet. Selbstverständlich ist die Zahl der Sekundärteile 9, 11 nicht auf zwei beschränkt. Bei Bedarf können noch weitere Sekundärteile vorgesehen werden.Similarly, it is possible to provide inductive signal transmission between the control of the machining center and the tool according to the invention 1 to realize. For this purpose, a second secondary part 11 in the area of the interface 7 educated. Of course, the number of secondary parts 9 . 11 not limited to two. If necessary, additional secondary parts can be provided.

Es ist auch möglich, elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Energie auf andere, aus dem Stand der Technik bekannte Arten und Weisen zwischen der Spindel des Bearbeitungszentrums und dem Werkzeug 1 zu übertragen.It is also possible to provide electrical, pneumatic and / or hydraulic energy in other ways known in the art between the spindle of the machining center and the tool 1 transferred to.

Im inneren des Grundkörpers 3 sind eine Zustelleinrichtung 13 und eine piezoelektrisch arbeitende Kraftmesseinrichtung 15 integriert. Die Zustelleinheit 13 umfasst bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einen als Servomotor 17 ausgebildeten Elektromotor, mit einem Stator 19 und einem Rotor 21. Dem Servomotor 17 ist eine Regeleinrichtung (nicht dargestellt) zum Steuern des Servomotors 17 zugeordnet. Der Rotor 21 ist mit einem mechanischen Untersetzungsgetriebe 23, das als Planetengetriebe oder Harmonic Drive ausgebildet sein kann, gekoppelt. Die Ausgangswelle 25 des Untersetzungsgetriebes 23 ist als Außengewinde ausgebildet, das mit einer Mutter 27 zusammenwirkt. Die Gewindemutter 27 hat eine Nase 29, die in einer Axialnut 31 des Grundkörpers 3 geführt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Gewindemutter 27 relativ zum Grundkörper 3 nicht verdrehen kann. In Folge dessen wird eine Drehbewegung des Rotors 21 über das Untersetzungsgetriebe 23 und die Gewindemutter 27 in eine Linearbewegung in axialer Richtung des erfindungsgemäßen Werkzeugs 3 umgesetzt.Inside the body 3 are a delivery facility 13 and a piezoelectric force measuring device 15 integrated. The delivery unit 13 includes at the in 1 illustrated embodiment as a servomotor 17 trained electric motor, with a stator 19 and a rotor 21 , The servomotor 17 is a control device (not shown) for controlling the servomotor 17 assigned. The rotor 21 is with a mechanical reduction gear 23 , which can be configured as a planetary gear or harmonic drive coupled. The output shaft 25 of the reduction gear 23 is designed as an external thread with a nut 27 interacts. The threaded nut 27 has a nose 29 in an axial groove 31 of the basic body 3 is guided. This will ensure that the threaded nut 27 relative to the main body 3 can not twist. As a result, a rotational movement of the rotor 21 over the reduction gear 23 and the nut 27 in a linear movement in the axial direction of the tool according to the invention 3 implemented.

An dem in 1 rechten Ende der Gewindemutter 27 ist das piezoelektrische Element angeordnet, welches die erfindungsgemäße Kraftmesseinrichtung 15 darstellt. Die Kraftmesseinrichtung 15 ist zwischen der Gewindemutter 27 und einem Gegenstück 33 angeordnet. Das Gegenstück 33 wird über eine Tellerfeder 35, die sich an dem Grundkörper 3 abstützt, vorgespannt. Durch die Vorspannung wird erreicht, dass die Kraftmesseinrichtung 15 immer druckbelastet ist und schädliche Zugspannungen vermieden werden. Desweiteren wird sichergestellt, dass in der Zustelleinheit, insbesondere im Untersetzungsgetriebe 23 und der Gewindemutter 27 kein Spiel vorhanden ist, welches die Genauigkeit der Zustellung beeinträchtigen könnte.At the in 1 right end of the threaded nut 27 the piezoelectric element is arranged, which is the force measuring device according to the invention 15 represents. The force measuring device 15 is between the nut 27 and a counterpart 33 arranged. The counterpart 33 is about a plate spring 35 that are attached to the main body 3 supports, preloaded. Due to the bias voltage is achieved that the force measuring device 15 is always under pressure and harmful tensile stresses are avoided. Furthermore, it is ensured that in the delivery unit, in particular in the reduction gear 23 and the nut 27 there is no play that could affect the accuracy of the delivery.

An dem in 1 rechten Ende des Grundkörpers 3 ist eine zweite mechanische Schnittstelle 37 angeordnet, in der das Bearbeitungsteil 5 lösbar aufgenommen ist. Die Details dieser zweiten Schnittstelle 37 werden nachfolgend im Zusammenhang mit der 2 noch näher erläutert.At the in 1 right end of the main body 3 is a second mechanical interface 37 arranged in the machining part 5 is releasably received. The details of this second interface 37 be subsequently related to the 2 explained in more detail.

Das in 1 dargestellte Bearbeitungsteil 5 ist eine Honahle mit mehreren Honleisten 39 und dienen als Schneidkörper. Die Honleisten 39 des Bearbeitungsteils 5 werden über ein als Zustellstange 41 ausgebildetes Übertragungsglied und zwei mit der Zustellstange 41 verbundene Konen 43 radial nach außen zugestellt, sobald die Zustellstange 41 in 1 nach rechts bewegt wird. Entsprechend werden die Honleisten 39 radial nach innen zurück gezogen, wenn die Zustellstange 41 durch eine entsprechende Betätigung der Zustelleinrichtung 13 in 1 nach links, das heißt in Richtung der ersten Schnittstelle 7, zurück gezogen wird.This in 1 shown processing part 5 is a hone haul with several honing stones 39 and serve as cutting body. The honking stones 39 of the processing part 5 Be about as a delivery 41 trained transmission member and two with the Zustellstange 41 Connected cones 43 delivered radially outward as soon as the Zustellstange 41 in 1 is moved to the right. Accordingly, the honing stones 39 pulled back radially inward when the infeed bar 41 by a corresponding actuation of the delivery device 13 in 1 to the left, that is towards the first interface 7 being pulled back.

Dadurch ist es möglich, eine Zustellung der Honleisten 39 sowohl radial nach außen als auch radial nach innen durch eine Bewegungsumkehr der Zustelleinheit 13 beziehungsweise des Rotors 21 zu bewerkstelligen.This makes it possible to deliver the honing stones 39 both radially outward and radially inward by a reversal of motion of the delivery unit 13 or the rotor 21 to accomplish.

Da die zwischen der Zustelleinheit 13 und der Zustellstange 41 wirkende Zustellkraft durch die Kraftmesseinrichtung 15 während der Bearbeitung erfasst wird, ist es möglich, zusätzlich oder alternativ zu einer Wegesteuerung eine kraftgesteuerte Zustellung der Honleisten 39 vorzunehmen.Because the between the delivery unit 13 and the delivery bar 41 acting delivery force by the force measuring device 15 is detected during processing, it is possible, in addition to or as an alternative to a route control, a force-controlled delivery of the honing stones 39 make.

Selbstverständlich können auch andere Bearbeitungsvorgänge kraftgesteuert vorgenommen werden oder eine Überwachung dieser Bearbeitungsvorgänge mit Hilfe der Kraftmesseinrichtung 15 erfolgen, wenn beispielsweise andere Bearbeitungsteile in den Grundkörper 3 eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Schnittkraft beim Feinbohren überwacht werden und ein Schneidenbruch erkannt werden.Of course, other machining operations can be performed force controlled or monitoring these processing operations using the force measuring device 15 take place, for example, if other machining parts in the body 3 be used. For example, the cutting force during fine boring can be monitored and a cutting edge can be detected.

In der 2 ist die zweite Schnittstelle 37 soweit sie das Bearbeitungsteil 5 betrifft noch etwas näher dargestellt und erläutert. Die Darstellung in 2a entspricht dabei dem in 1 dargestellten und beschriebenen Bearbeitungsteil 5.In the 2 is the second interface 37 as far as the processing part 5 concerns a little more detail and explains. The representation in 2a corresponds to the in 1 illustrated and described processing part 5 ,

2b zeigt ein weiteres mögliches Bearbeitungsteil 5, das über die zweite Schnittstelle 37 lösbar in dem Grundkörper 3 aufgenommen werden kann. Mit dem in 2b dargestellten Bearbeitungsteil 5 kann ein Werkstück durch Honen und Feinbohren oder Anfasen bearbeitet werden. Der Bearbeitungsteil 5 stellt damit ein Kombinationswerkzeug dar. Das Bearbeitungsteil 5 weist zum Schneiden eine Schneidplatte 62, beispielsweise zum Anfasen eines Werkstücks, auf, die über eine Nase 64 radial nach innen gerichtet mit einem Zustellkonus 66 einer Druckstange 68 des Bearbeitungsteils 5 zusammenwirkt. Die Druckstange 68 weist eine Innenbohrung 70 zur radialen Führung der Zustellstange 41 auf. 2 B shows another possible processing part 5 that's over the second interface 37 detachable in the body 3 can be included. With the in 2 B shown processing part 5 a workpiece can be machined by honing and fine boring or chamfering. The machining part 5 thus represents a combination tool. The machining part 5 has an insert for cutting 62 , For example, for chamfering a workpiece, on, over a nose 64 directed radially inward with a Zustellkonus 66 a push rod 68 of the processing part 5 interacts. The push rod 68 has an internal bore 70 for radial guidance of the Zustellstange 41 on.

Außerdem weist das Bearbeitungsteil 5 Honleisten 39 auf, die in 2b gegenüberliegend zur Schneidplatte 62 angeordnet sind. Die Honleisten 39 werden durch die Betätigung der Zustellstange 41 (gemäß der Beschreibung zu 1) bewegt. Bei diesem Bearbeitungsteil 5 sind sowohl die Schneidplatte 62 als auch die Honleiste 39 während der Bearbeitung getrennt voneinander radial zustellbar.In addition, the machining part 5 hones 39 on that in 2 B opposite to the cutting plate 62 are arranged. The honking stones 39 be by the operation of the Zustellstange 41 (as described 1 ) emotional. In this processing part 5 are both the cutting plate 62 as well as the honing stone 39 during processing separately deliverable radially.

Die Zustellstange 41 und die Druckstange 68 werden über die zweite Schnittstelle 37 betätigt. Da sie mit ihren Zustellkonussen 43 und 66 radial symmetrisch sind, können grundsätzlich beliebig viele Honleisten 39 und Schneidplatten 62 in dem Bearbeitungsteil 3 zugestellt werden. Die Druckstange 68 überträgt die Zustellbewegung über eine Druckkraft auf die Schneidplatte 62. Die Zustellbewegung ist durch einen Pfeil 72 in 2b angedeutet.The delivery bar 41 and the push rod 68 be over the second interface 37 actuated. As they are with their delivery concessions 43 and 66 are radially symmetrical, basically any number of honing stones 39 and inserts 62 in the processing part 3 be delivered. The push rod 68 transfers the feed movement to the insert via a pressure force 62 , The delivery movement is indicated by an arrow 72 in 2 B indicated.

Die kraftgesteuerte elektromechanische Zustelleinrichtung 13 bietet die Möglichkeit, mit definierter Zustellkraft F einen Schneidbelag in der Selbstschärfung zu halten. Bei dünnwandigen Werkstücken kann der auf die Honleisten 39 wirkende Anpressdruck auf einem konstant niedrigen Wert gehalten werden, um Bauteilverformungen zu vermeiden und somit hohe Zylinderformgenauigkeiten zu erreichen. Die kraftgesteuerte elektromechanische Zustelleinrichtung 13 leistet somit einen wesentlicher Beitrag zur Prozessoptimierung.The force-controlled electromechanical feed device 13 offers the possibility to maintain a self-sharpened cutting surface with defined feed force F. For thin-walled workpieces, it can be applied to the honing stones 39 acting contact pressure to be kept at a constantly low value in order to avoid component deformation and thus to achieve high cylinder shape accuracies. The force-controlled electromechanical feed device 13 thus makes a significant contribution to process optimization.

3 zeigt dazu ein Diagramm in dem die Zustellkraft F und der Zustellweg S über der Zeitachse t bei einer komplexen Honoperation dargestellt sind. Die erste Kurve 45 zeigt den Verlauf der Zustellkraft F, die zweite Kurve 47 zeigt den Verlauf des korrespondierenden Zustellwegs S. Der Verlauf 45 der Zustellkraft F zeigt nach Erreichen einer gewünschten Zustellkraft F1 einen im Wesentlichen alternierenden Verlauf innerhalb eines Sollwertbereichs FS der Zustellkraft F, wobei jeweils nach einem kurzzeitigen Anstieg der Zustellkraft F (vgl. Bezugszeichen X) die Zustellkraft F durch die fortschreitende Zerspanung wieder langsam abnimmt (vgl. Bezugszeichen Y). Der Zustellweg 47 zeigt nach dem Erreichen einer Ausgangsposition S1 einen in Stufen ansteigenden Verlauf 47, wobei jeweils beim Anstieg der Zustellkraft F der Zustellweg S vergrößert wird (vgl. Bezugszeichen Z). Während der Abnahme der Zustellkraft F ist der Zustellweg jeweils konstant (vgl. Bezugszeichen K). 3 shows a diagram in which the delivery force F and the delivery S over the time axis t in a complex honing operation are shown. The first turn 45 shows the course of the delivery force F, the second curve 47 shows the course of the corresponding delivery path S. The course 45 the delivery force F shows after reaching a desired feed force F 1 a substantially alternating course within a setpoint range F S of the feed force F, wherein in each case after a short-term increase in the feed force F (see reference numeral X) the feed force F slowly decreases again as a result of the progressing machining (see reference symbol Y). The delivery route 47 shows after reaching a starting position S 1 a rising in stages course 47 , wherein in each case the increase of the feed force F of the feed S is increased (see reference numeral Z). During the decrease of the feed force F, the feed path is constant in each case (see reference character K).

4 zeigt ein mögliches Ablaufdiagramm einer Serienfertigung mit Hilfe des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs 1. Nach einer Starteinleitung durch eine allgemeine Maschinensteuerung des Bearbeitungszentrums, z. B. nach einem Werkzeugwechsel, fährt das Werkzeug 1 mit vollständig zurückgezogenen Honleisten 39 ohne Drehbewegung in eine Bohrung 48 eines ersten Werkstückes 49 ein und stoppt in dieser Position. Jetzt erhält die Zustelleinrichtung 13 ein Startsignal (Punkt S1) und der Servomotor 17 expandiert mit vorgegebener Aufweitgeschwindigkeit die Honleisten 39. Dem Servomotor 17 ist von einer Honsteuerung 50 (vgl. 5) ein bestimmtes einstellbares Anlegemoment vorgegeben. 4 shows a possible flow chart of a series production using the honing tool according to the invention 1 , After a start-up by a general machine control of the machining center, z. B. after a tool change, the tool moves 1 with completely withdrawn honing stones 39 without turning into a hole 48 a first workpiece 49 and stops in this position. Now the delivery facility receives 13 a start signal (point S 1) and the servo motor 17 expands the honing stones at a given widening speed 39 , The servomotor 17 is from a honing control 50 (see. 5 ) specified a certain adjustable application torque.

Sobald die Honleisten 39 am Werkstück 49 anliegen und das voreingestellte Anlegemoment erreicht ist (Punkt A), hält der Servomotor 17 an. Dieser Stillstand wird wiederum von der Honsteuerung 50 erkannt, die Drehrichtung des Servomotors 17 wird dabei kurzzeitig geändert, und die Zustellung fährt wieder ein kurzes Stück zurück (Punkt E). Die Größe der Rücksetzung ist entsprechend den Werkzeugkennwerten so gewählt, dass die Honleisten 39 im Wesentlichen noch an der Bohrungswand des Werkstücks 49 anliegen, die Zustelleinrichtung 13 aber mechanisch entspannt ist.Once the honing stones 39 on the workpiece 49 and the preset torque is reached (point A), stops the servomotor 17 at. This standstill is in turn by the honing control 50 detected, the direction of rotation of the servomotor 17 becomes changed briefly, and the delivery moves back a short distance (point E). The size of the reset is selected according to the tool characteristics so that the honing stones 39 essentially still at the bore wall of the workpiece 49 abut the delivery facility 13 but mechanically relaxed.

Die allgemeine Maschinensteuerung erhält anschließend ein Signal und schaltet die Hub- und Drehbewegung ein. Gleichzeitig beginnt die Zerspanzustellung. Dem Servomotor 17 wird eine andere, in der Regel höhere zu erreichende Zustellkraft F1 (Zerspanmoment) zugeordnet. Eine konstante Zustellgeschwindigkeit (μm/s) ist vorgegeben. Nach Durchlaufen eines vorbestimmten Zustellweges S oder wenn in Verbindung mit einer Direkt-Messeinrichtung, z. B. der piezoelektrischen Kraftmesseinrichtung 15, ein Signal „Maß erreicht” ist, wird die Aufweitung gestoppt.The general machine control then receives a signal and activates the lifting and turning movement. At the same time the Zerspanzustellung begins. The servomotor 17 is assigned a different, usually higher to be reached delivery force F1 (Zerspanmoment). A constant feed rate (μm / s) is specified. After passing through a predetermined feed path S or when in connection with a direct measuring device, for. B. the piezoelectric force measuring device 15 , a signal is "reached", the expansion is stopped.

Optional kann die Honsteuerung 50 bei Maß B auf eine zweite Zustellgeschwindigkeit umschalten (degressive Zustellung).Optionally, the honing control 50 at dimension B switch to a second feed rate (degressive delivery).

Diese Stellung wird gespeichert. Anschließend werden die Honleisten 39 um einen vorbestimmten Betrag zurückgestellt (Punkt R). Damit ist der Honvorgang für das erste Werkstück beendet und beginnt für ein zweites Werkstück aus dieser Position (Punkt S2) heraus. Erst nach einem Vollrücklauf der Honleisten 39, z. B. nach einem Werkzeugwechsel, wird mit der Zustellung wieder im Punkt S1 begonnen.This position is saved. Then the honing stones 39 reset by a predetermined amount (point R). Thus, the honing process for the first workpiece is finished and starts for a second workpiece from this position (point S 2 ) out. Only after a full return of the honing stones 39 , z. B. after a tool change, the delivery is started again at point S 1 .

5 zeigt das Zusammenwirken aus kraft- und weggesteuerter Zustellung bei dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug 1 im Zusammenwirken mit der übergeordneten Honsteuerung 50. Im Wesentlichen erfolgt die Steuerung der Zustelleinrichtung 13 über eine definierte und geregelte Strombegrenzung Ig für den Servomotor 17. Eine Lageregelung 52 und Drehzahlregelung 54 ist hierbei die Basis für die Steuerung der Stromzuführung des Servomotors 17 während des Honverfahrens. Hierdurch wird eine kontinuierliche Regelung auf in der Honsteuerung 50 eingestellten Zustellparameter gewährleistet. Eine Schrittvorgabe zum Betreiben des Servomotors 17 ist dabei Vorraussetzung. Die Zustellparameter sind in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 56 gekennzeichnet. 5 shows the interaction of power and path controlled delivery in the inventive honing tool 1 in cooperation with the higher honing control 50 , In essence, the control of the delivery device takes place 13 via a defined and regulated current limitation I g for the servomotor 17 , A position control 52 and speed control 54 This is the basis for the control of the power supply of the servomotor 17 during the honing process. As a result, a continuous control on the honing control 50 guaranteed delivery parameters. A step input for operating the servomotor 17 is a prerequisite. The delivery parameters are in their entirety by the reference numeral 56 characterized.

Ergänzend hierzu zeigen die beiden Diagramme unten in 5 auf der linken Seite den prinzipiellen Verlauf 47 des Zustellweg S und den Verlauf 58 des dadurch erzeugten Hondurchmessers D in der Bohrung 48 des Werkstücks 49. Auf der rechten Seite zeigt ein Diagramm den Verlauf 45 der Zustellkraft F in einem Teilbereich. Bei einem Anstieg des Zustellkraftverlaufs 45 ergeben sich größer werdende Hondurchmesserstreuungen 60.In addition to this, the two diagrams below show 5 on the left side the basic course 47 the delivery route S and the course 58 of the diameter diameter D generated thereby in the bore 48 of the workpiece 49 , On the right side a diagram shows the course 45 the delivery force F in a partial area. With an increase in Zustellkraftverlaufs 45 result in increasing Hondurchmesserstreuungen 60 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006028728 A1 [0003] DE 102006028728 A1 [0003]

Claims (15)

Werkzeug (1) mit einer in das Honwerkzeug (1) integrierten Zustelleinrichtung (13) und mit einer Schnittstelle (7) zum Verbinden des Werkzeugs (1) mit einer Maschinenspindel einer Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) einen Grundkörper (3) und einen vorzugsweise auswechselbaren Bearbeitungsteil (5) umfasst, wobei die Zustelleinrichtung (13) in dem Grundkörper (3) angeordnet ist und mit Hilfe eines Übertragungsglieds (41) die Zustellung des oder der in dem Bearbeitungsteil (5) vorhandenen Schneidkörper (39; 62) mit geometrisch unbestimmter oder geometrisch bestimmter Schneide bewirkt.Tool ( 1 ) with one in the honing tool ( 1 ) integrated delivery device ( 13 ) and with an interface ( 7 ) to connect the tool ( 1 ) with a machine spindle of a machine tool, characterized in that the tool ( 1 ) a basic body ( 3 ) and a preferably exchangeable processing part ( 5 ), wherein the delivery device ( 13 ) in the body ( 3 ) is arranged and by means of a transmission element ( 41 ) the delivery of the one or more in the processing part ( 5 ) existing cutting body ( 39 ; 62 ) with geometrically undetermined or geometrically determined cutting edge. Werkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (3) eine Kraftmesseinrichtung, insbesondere eine piezoelektrische Kraftmesseinrichtung (15), vorgesehen ist.Tool ( 1 ) according to claim 1, characterized in that in the basic body ( 3 ) a force measuring device, in particular a piezoelectric force measuring device ( 15 ), is provided. Werkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustelleinrichtung (13) und/oder die Kraftmesseinrichtung (15) durch eine Feder (35) vorgespannt ist.Tool ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the delivery device ( 13 ) and / or the force measuring device ( 15 ) by a spring ( 35 ) is biased. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied eine in axialer Richtung verschiebbare Zustellstange (41) umfasst.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission member has a displaceable in the axial direction of the feed rod ( 41 ). Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungsglied (41) relativ zu dem Grundkörper (3) und/oder dem Bearbeitungsteil (5) verdrehbar ausgebildet ist.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission member ( 41 ) relative to the body ( 3 ) and / or the processing part ( 5 ) is formed rotatable. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsteil (5) als Honahle mit mindestens einer bevorzugt zwei oder mehr Honleisten (39) ausgebildet ist.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing part ( 5 ) as a honeysuckle with at least one preferably two or more honing stones ( 39 ) is trained. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsteil (5) als Aufrauhwerkzeug, insbesondere zur Vorbereitung einer Bohrung auf eine thermische Beschichtung, ausgebildet ist.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing part ( 5 ) is designed as a roughening tool, in particular for preparing a hole on a thermal coating. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsteil (5) als Feinbohrwerkzeug oder als Werkzeug zum Anfasen mit mindestens einer bevorzugt zwei Schneidplatten (62) ausgebildet ist.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the processing part ( 5 ) as a fine boring tool or as a tool for chamfering with at least one preferably two inserts ( 62 ) is trained. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (37) zwischen dem Grundkörper (3) und dem Bearbeitungsteil (5) als Hohlschaftkegel, Gewindeanschluss, Bajonettanschluss, Spannzangenanschluss oder Hydrodehnspanfutter ausgebildet ist.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the interface ( 37 ) between the main body ( 3 ) and the processing part ( 5 ) is designed as a hollow shaft taper, threaded connection, bayonet connection, collet connection or hydraulic chuck. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (7) zwischen dem Grundkörper (3) und der Maschinenspindel als Hohlschaftkegel-Schnittstelle ausgebildet ist.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the interface ( 7 ) between the main body ( 3 ) and the machine spindle is designed as a hollow shaft cone interface. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (7) zwischen dem Grundkörper (3) und der Maschinenspindel die Übertragung elektrischer, hydraulischer oder pneumatischer Energie erlaubt.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the interface ( 7 ) between the main body ( 3 ) and the machine spindle allows the transmission of electrical, hydraulic or pneumatic energy. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle (7) zwischen dem Grundkörper (3) und der Maschinenspindel die Übertragung von Signalen erlaubt.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the interface ( 7 ) between the main body ( 3 ) and the machine spindle allows the transmission of signals. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustelleinrichtung (13) einen Elektromotor (17), ein Untersetzungsgetriebe (23) und/oder einen Gewindetrieb umfasst.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the delivery device ( 13 ) an electric motor ( 17 ), a reduction gear ( 23 ) and / or comprises a screw drive. Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustelleinrichtung (13) einen Linearmotor und/oder einen hydraulischen Übersetzer umfasst.Tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the delivery device ( 13 ) comprises a linear motor and / or a hydraulic translator. Verfahren zum Bearbeiten einer Bohrung () mit einem Werkzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitung der Bohrung (48) weggesteuert und/oder kraftgesteuert erfolgt.Method for editing a hole (16) with a tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the machining of the bore ( 48 ) is controlled away and / or force controlled.
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