DE1099891B - Honing tool - Google Patents

Description

Honwerkzeug Beim Honen von Werkstücken, insbesondere schwingungsempfindlicher Bauteile, wie z. B. Rohre oder andere dünnwandige Werkstücke, treten leicht Resonanzschwingungen zwischen dem Honwerkzeug und dem Werkstück auf, die sich als Drehschwingungen in Form von Rattermarken auf der Werkstückoberfläche abzeichnen.Honing tool When honing workpieces, especially those that are sensitive to vibrations Components such as B. pipes or other thin-walled workpieces, easily occur resonance vibrations between the honing tool and the workpiece, which manifest themselves as torsional vibrations in Draw the shape of chatter marks on the workpiece surface.

Um dieser nachteiligen Erscheinung zu begegnen, wurden bereits Honwerkzeuge entwickelt, bei denen die Mittelachsen der Honsteine mit der Werkzeugmittelachse nicht zusammenfallen, sondern in einem Winkel zu dieser angeordnet sind. Hierdurch entstehen unter günstigen Verhältnissen Kräfte, die dein Entstehen von Resonanzschwingungen entgegenwirken. Die Schwingungsverhältnisse ändern sich mit der Form des Werkstücks, und damit muß auch die Winkellage der Honachse zur Werkzeugachse verändert werden. Es muß also jedesmal empirisch ermittelt werden, ob auch die gewählte Winkellage der Honsteine für ein bestimmtes Werkstück geeignet ist.To counter this disadvantageous phenomenon, honing tools have already been used where the center axes of the honing stones coincide with the tool center axis do not coincide, but are arranged at an angle to this. Through this Under favorable conditions, forces arise that cause resonance vibrations to arise counteract. The vibration conditions change with the shape of the workpiece, and thus the angular position of the honing axis to the tool axis must also be changed. It must therefore be determined empirically each time whether the selected angular position is also the honing stone is suitable for a specific workpiece.

Es kommt hinzu, daß noch andere Faktoren, wie Schnittgeschwindigkeit oder der Anpreßdruck der Honsteine an die Arbeitsfläche des Werkstücks, die Schwingungsverhältnisse zwischen Werkstück und Honwerkzeug beeinflussen.There are also other factors, such as cutting speed or the contact pressure of the honing stones on the work surface of the workpiece, the vibration conditions influence between workpiece and honing tool.

Da bei den bekannten Ausführungen eine Änderung der Verhältnisse, z. B. bei optimaler Schnittgeschwindigkeit und bei günstigem Schnittdruck, nur durch Änderung der Honsteinwinkellage im Werkzeugkörper möglich ist, wäre eine Neuanfertigung des ganzen Werkzeugs - mindestens aber des Werkzeugkörpers als hauptsächlichem Teil -erforderlich. Hiermit wird die empirische Ermittlung der Schwingungsempfindlichkeit bei den bekannten Lösungen unwirtschaftlich.Since in the known designs a change in the ratios, z. B. at optimal cutting speed and with favorable cutting pressure, only through It is possible to change the honing stone angle position in the tool body, it would be a new production of the whole tool - but at least the tool body as the main part -necessary. This enables the empirical determination of the vibration sensitivity uneconomical with the known solutions.

Eine andere Möglichkeit, Resonanzerscheinungen zwischen Honwerkzeug und Werkstück zu vermeiden, besteht darin, die Masse der Werkstücke zu verändern. Diese Maßnahme erfordert aber meist .größere Rohmaterialabmess.ungen und außerdem eine Nacharbeit auf die richtigen Abmessungen. Hierdurch entstehen Mehrkosten, die ebenfalls unwirtschaftlich sind.Another possibility of resonance phenomena between honing tools and avoiding the workpiece is to change the mass of the workpiece. However, this measure usually requires .larger raw material dimensions and also reworking to the correct dimensions. This creates additional costs that are also uneconomical.

Es ist weiterhin bekannt, den Eigenschwingun.gsbereich bei Werkzeug- oder Verbrennungskraftmaschinen zu ändern, indem die Maschinenmasse durch das Fundament oder durch Anordnung von Zusatzmassen auf der Arbeitsspindel geändert wird, wodurch .etwa auftretende Resonanzschwingungen gedämpft werden sollen. Dabei wird angestrebt, die Schwingungsempfindlichkeit der Maschine möglichst weit außerhalb der im Betrieb auftretenden Schwingungsverhältnisse zu legen.It is also known to determine the natural vibration range for tool or to change internal combustion engines by moving the machine mass through the foundation or is changed by arranging additional masses on the work spindle, whereby . Any occurring resonance vibrations should be dampened. The aim is to the vibration sensitivity of the machine as far as possible outside that during operation to place occurring vibration conditions.

Weiterhin ist es bekannt, nicht nur in der Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen, sondern auch im Arbeitswerkzeug selbst etwa auftretende Resonanzschwingungen durch eine Zusatzmasse zu dämpfen. Diese bekannten Einrichtungen lassen sich aber nicht auf Honmaschinen anwenden, da sie auf ganz spezifische Einzelfälle von Werkzeugmaschinen zugeschnitten sind und bei Honmaschinen außer durch drehende Bewegung erzeugte Schwingungen auch sogenannte »Taumel«-Schwingungen auftreten.Furthermore, it is known not only in the work spindle of machine tools, but also resonance vibrations that may occur in the work tool itself to dampen an additional mass. These known facilities can not apply to honing machines, as they apply to very specific individual cases of machine tools and in honing machines, except for vibrations generated by rotating movement so-called "tumbling" oscillations also occur.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine schwingungsdämpfende Einrichtung an Honwerkzeugen zu schaffen, durch die sowohl die in axialer Richtung verlaufenden lein- und hergehenden Schwingungen, als auch quer dazu, also in radialer Richtung auftretende Taumelschwingungen gedämpft werden.The invention is therefore based on the object of a vibration-damping Establish facility on honing tools through which both the axial direction running single and forwards oscillations, as well as transversely to it, i.e. in radial direction Direction occurring tumbling vibrations are dampened.

Die erfindungsgemäße Konstruktion kennzeichnet sich darin, daß eine Zusatzmasse in Richtung der hin-und hergehenden Bewegung des Honwerkzeugs kraftschlüssig und quer zu dieser Richtung mit Spiel mit dem Werkzeugkörper verbunden ist, und ,daß diese Zusatzmasse aus Werkstoffen unterschiedlichen, spezifischen Gewichts ,besteht, wobei in an sich bekannter Weise der Eigenschwingungsbereich des ganzen Werkzeugs zum Eigenschwingungsbereich des Werkstücks oder anderer Maschinenelemente sowie zu den Honfrequenzen in keinem resonanzfähigen Verhältnis liegt. Vorteilhaft ist der Schwingungsdämpfer abnehmbar und logenveränderlich am Werkzeugkörper befestigt. Dabei kann das Innere des Schwingungsdämpfers aus einer plastischen Masse bestehen. Weiterhin ist es möglich, den Schwingungsdämpfer aus gleichen oder verschiedenen Werkstoffschichten aufzubauen, die unter Spannung zusammengefügt sind. Um den Kraftschluß am Schwingungsdämpfer zu ändern, können ferner die Haltemittel des Schwingungsdämpfers selbst einstellbar angeordnet sein.The construction according to the invention is characterized in that a Additional mass in the direction of the back and forth movement of the honing tool in a force-locking manner and is connected to the tool body with play transversely to this direction, and that this additional mass made of materials of different, specific weight , consists, in a manner known per se, the natural oscillation range of the whole Tool for the natural vibration range of the workpiece or other machine elements as well as is not in a resonance-capable relationship to the honing frequencies. Advantageous the vibration damper is detachable and attached to the tool body so that it can be changed in a log. The interior of the vibration damper can consist of a plastic mass. It is also possible to use the vibration damper from the same or different ones Build layers of material that are joined together under tension. To the frictional connection To change the vibration damper, the retaining means of the vibration damper can also be arranged to be adjustable.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Schwingungsdämpfung handelt es sich vorzugsweise urn ringförmige Körper, die verhältnismäßig billig herstellbar sind und aus einer plastischen Masse von hohem spezifischem Gewicht bestehen, die große Eigendämpfung aufweist. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß das eigentliche Honwerkzeug in jedem Fall unverändert bleibt. Ferner können die Form der Werkstücke wie auch die Massenverhältnisse der Spann- und Maschinenelemente bei der .erfindungsgemäßen Einrichtung unbeachtet bleiben. Es ist also mit dem erfindungsgemäßen Hornwerkzeug möglich, ohne ,bauliche Veränderungen der Werkzeuge oder Werkstücke die gefährlichen Resonanzschwingungen während des Hornvorgangs auszuschalten und damit die Qualität der Feinbearbeitung und die Standfestigkeit der Hornwerkzeuge erheblich zu verbessern. Die bisher üblichen Versuche zur empirischen Ermittlung der schwingungsfreien Verhältnisse fallen fast vollkommen weg, so daß auch Werkzeug- und Fertigungskosten gesenkt werden können. Der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielte schwingungsfreie Schnitt schont die Hornsteine und gibt ihnen eine gute Formbeständigkeit sowie lange Lebensdauer.The device according to the invention for vibration damping acts it is preferably an annular body that can be produced relatively cheaply are and consist of a plastic mass of high specific weight, the large one Has self-damping. An advantage of the arrangement according to the invention is that the the actual honing tool remains unchanged in any case. Furthermore, the shape of the workpieces as well as the mass ratios of the clamping and machine elements are ignored in the device according to the invention. So it is with the invention Horn tool possible without structural changes to the tools or workpieces to switch off the dangerous resonance vibrations during the horn process and thus the quality of the finishing and the stability of the horn tools to improve significantly. The previous usual attempts at empirical determination the vibration-free conditions are almost completely eliminated, so that tool and manufacturing costs can be reduced. The one with the device according to the invention The vibration-free cut achieved is gentle on the chert and gives them a good one Dimensional stability and long service life.

Das erfindungsgemäße Hornwerkzeug ist nachstehend in beispielsweiser Ausführung an Hand der Zeichnung erläutert; es zeigt Fig. 1 Hornwerkzeug zur Bearbeitung von Innenzylindern mit schwingungsdämpfendem Ringelement am Ende des Werkzeugkärpers im Längsschnitt, Fig.2 Hornwerkzeug zur Bearbeitung von Innenzylindern mit mehrteiligem Ringelement zwecks Schwingungsdämpfung in der Mitte des Werkzeugkörpers im Längsschnitt sowie im Querschnitt II-II, Fig.3 Hornwerkzeug zur Bearbeitung von Außenzylindern mit schwingungsdämpfendem Plattenelement im Längsschnitt, Fig.4 schwingungsdämpfendes Ringelement mit großer Masse und elastischer Hülle in halber Ansicht sowie im Querschnitt IV-IV.The horn tool according to the invention is shown below in an exemplary manner Execution explained on the basis of the drawing; It shows Fig. 1 horn tool for machining of inner cylinders with a vibration-damping ring element at the end of the tool body in longitudinal section, Fig. 2 horn tool for machining inner cylinders with multi-part Ring element for the purpose of vibration damping in the center of the tool body in longitudinal section as well as in cross-section II-II, Fig. 3 horn tool for machining outer cylinders with vibration-damping plate element in longitudinal section, Fig. 4 vibration-damping Ring element with large mass and elastic sheath in half view and in cross section IV-IV.

Es ist heute üblich, die Hornsteine 1 über Zwischenelemente 2 in starre Verbindung mit den Zustellorganen 3 zu bringen. Die Führungen der Zustellorgane 3 und .der Zwischenelemente 2 -im Werkzeugkörper sind sehr eng toleriert, um Veränderungen der Arbeitsperipherie, die durch die Honsteinarbeitsfläche gegeben ist, zu vermeiden. Beim Honen wird allgemein kräftig gekühlt bzw. geschmiert, um ,die Wärme abzuführen und den Abrieb von den Hornsteinen sowie vom Werkstück wegzuschwemmen. Dadurch wird hohe Formgenauigkeit erzielt und vermieden, daß Abrieb in die erwähnten Führungen sowie eventuell zwischen die Arbeitsflächen gelangt. Die Bohrung 5 im Werkzeugkörper 4 ist als Durchgangsbohrung ausgeführt, um einen freien Ablauf des Kühl- bzw. Schmiermittels zu ermöglichen.It is now common practice to convert the chert stones 1 into rigid ones via intermediate elements 2 Bring connection with the delivery organs 3. The guides of the delivery organs 3 and the intermediate elements 2 in the tool body are tolerated very closely to allow for changes of the working periphery, which is given by the honing stone work surface. When honing, generally strong cooling or lubrication is used in order to dissipate the heat and to wash away the debris from the chert and the workpiece. This will high dimensional accuracy achieved and avoided that abrasion in the guides mentioned as well as possibly got between the work surfaces. The hole 5 in the tool body 4 is designed as a through hole to allow the coolant or lubricant to run off freely to enable.

Das schwingungsdämpfende Element 6 (Fig. 1) ist zur Erhaltung des freien Abflusses ringförmig ausgebildet. Es wird von einem Halter 7, der seinerseits z. B. mittels Gewindes 8 mit .dem Werkzeugkörper 4 verbunden ist, mit Reibungsschluß -in axialer Richtung und quer zu dieser mit Spiel aufgenommen.The vibration-damping element 6 (Fig. 1) is to maintain the ring-shaped free drainage. It is held by a holder 7, who in turn z. B. is connected by means of thread 8 with .dem tool body 4, with frictional engagement -in the axial direction and transversely to this added with play.

Bei der Bearbeitung von Sackbohrungen (Fig.2) müssen die Hornsteine 9 den Werkzeugkörper 10 möglichst überragen, um die Bohrungsfläche bis zu ihrem Grund bearbeiten zu können. In diesem Fall würde die Anordnung eines zusätzlichen Elements am Ende des Werkzeugkörpers störend sein. Das schwingungsdämpfende Element 11 ist daher z. B. in der Mitte des Werkzeugkörpers 10 angeordnet (Fig. 2). Es ist mehrteilig ausgebildet (Schnitt II-II) und wird von einem Spannring 12 verhältnismäßig federnd gehalten: Hierbei kann zwischen den drei Einzelelementen ein zusätzlicher schwingungsdämpfender Effekt erzielt werden. Ebenso ist es denkbar, -die Anordnung des erwähnten Elements im Innern .des Werkzeugs oder iin anderer Gestalt, z. B. in Form einer Platte 13, vorzunehmen (Fig. 3).When machining blind bores (Fig. 2), the chert stones must 9 project beyond the tool body 10 as possible to the bore surface up to its Reason to be able to edit. In this case, the arrangement of an additional Element at the end of the tool body can be disruptive. The vibration damping element 11 is therefore z. B. arranged in the middle of the tool body 10 (Fig. 2). It is designed in several parts (section II-II) and is relatively by a clamping ring 12 Resiliently held: An additional vibration damping effect can be achieved. It is also conceivable - the arrangement of the mentioned element in the interior .des tool or in another shape, e.g. B. in the form of a plate 13 to make (Fig. 3).

Für ein Hornwerkzeug können zur Veränderung der Verhältnisse schwingungsdämpfende Elemente mit verschieden großer Masse bei gleichen Abmessungen vorgesehen werden. Als Material für den Schwingungsdämpfer kann z. B. im Kern 14 (Fig. 4) plastisches, z. B. Blei oder Zink, und an der äußeren Hülle 15 elastisches, z. B. Gummi oder Kunststoff, gewählt werden. Derartige Kombinationen mit Werkstoffen von großem spezifischem Gewicht führten in der Praxis zu überraschenden Ergebnissen. Auch ist es denkbar, den Schwingungsdämpfer so auszubilden, daß eine künstliche Veränderung der Masse in bezug auf ihre Schwingungseigenschaft ermöglicht wird, indem nämlich zwischen den Schichten von gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen des Schwingungsdämpfers Spannungsverhältnisse - ähnlich wie beim Spannbeton - vorgegeben sind.Vibration-damping can be used to change the conditions for a horn tool Elements with different masses are provided with the same dimensions. The material for the vibration damper can, for. B. in the core 14 (Fig. 4) plastic, z. B. lead or zinc, and on the outer shell 15 elastic, z. B. rubber or Plastic. Such combinations with materials of great specificity Weight led to surprising results in practice. It is also conceivable to train the vibration damper so that an artificial change in mass is made possible in terms of their vibrational property, namely between the layers of the same or different materials of the vibration damper Stress ratios - similar to those in prestressed concrete - are given.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Hornwerkzeug zum Honen von Innen- und Außenzylindern oder beliebigen anderen Körperformen, bestehend aus einem Werkzeugkörper mit an diesem befestigten Hornsteinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zusatzmasse (6, 7 bzw. 11) in Richtung der hin- und hergehenden Bewegung des Hornwerkzeuges kraftschlüssig und quer zu dieser Richtung mit Spiel mit dem Werkzeugkörper (2 bzw. 10) verbunden ist, und daß diese Zusatzmasse aus Werkstoffen unterschiedlichen, spezifischen Gewichtes besteht, wobei in an sich bekannter Weise der Eigenschwingungsbereich des ganzen Werkzeuges zum Eigenschwingungsbereich des Werkstückes oder anderer Maschinenelemente sowie zu den Hornfrequenzen in keinem resonanzfähigen Verhältnis liegt. 2. -Hornwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer abnehmbar und lagenveränderlich am Werkzeugkörper befestigt ist. 3. Hornwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Schwingungsdämpfers aus einer plastischen Masse (14) besteht. -4. Hornwerkzeug- nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer aus gleichen oder verschiedenen Werkstoffschichten besteht, die unter Spannung zusammengefügt sind. 5. Hornwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel des Schwingungsdämpfers zur Veränderung des Kraftschlusses einstellbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 5'74 147; französische Patentschrift Nr. 1016 808; USA.-Patentschriften Nr. 2 051954, 2 641940, 2699696. PATENT CLAIMS: 1. Horn tool for honing inner and outer cylinders or any other body shape, consisting of a tool body with cherts attached to this, characterized in that an additional mass (6, 7 or 11) in the direction of the reciprocating movement of the Horn tool is connected positively and transversely to this direction with play with the tool body (2 or 10), and that this additional mass consists of materials of different, specific weight, the natural vibration range of the entire tool to the natural vibration range of the workpiece or other in a known manner Machine elements as well as to the horn frequencies is not in a resonance-capable relationship. 2. Horn tool according to claim 1, characterized in that the vibration damper is detachable and fixed in variable positions on the tool body. 3. Horn tool according to claim 1 or 2, characterized in that the interior of the vibration damper consists of a plastic mass (14). -4. Horn tool according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the vibration damper consists of the same or different layers of material which are joined together under tension. 5. Horn tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the holding means of the vibration damper are adjustable to change the frictional connection. Considered publications: German Patent No. 5'74 147; French Patent No. 1016 808; U.S. Patent Nos. 2,051,954, 2,641,940, 2699696.