DE10019086C2

DE10019086C2 - Honing tool for processing surfaces

Info

Publication number: DE10019086C2
Application number: DE2000119086
Authority: DE
Inventors: Jan Gaebler; Thorsten Matthee; Frank Sroka; Uwe Lachmund; Eckart Uhlmann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2020-04-11
Also published as: DE10019086A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Honwerkzeug zum Bearbeiten von Oberflächen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a honing tool for machining of surfaces, according to the preamble of claim 1.

Bei dem Fertigungsverfahren Honen werden zylindrische Innen- oder Außenflächen oder Planflächen mit einem Honwerkzeug bearbeitet, das ein oder mehrere mit ge bundenen Hartstoffkörnern versehene Honleisten auf weist. Die Honleisten werden mit Vorspannung auf die zu bearbeitenden Oberfläche gedrückt und auf kinema tisch definierten Bahnen über die Oberfläche bewegt. Die kinematische Bewegung besteht aus einer Drehbewe gung, die durch das Werkzeug oder durch das Werkstück ausgeführt wird, und einer reversierenden Axialbewe gung, die von dem Werkzeug ausgeführt wird. Durch die Überlagerung der beiden Bewegungsanteile entstehen für das Honen charakteristische gekreuzte Muster auf der Oberfläche. Beim Langhubhonen bewegt sich das Werkzeug bei einer vollständigen Hubbewegung über mindestens die gesamte Werkstückbreite, während beim Kurzhubhonen das Werkzeug nur kurze Oszillationsbewe gungen ausführt, wobei es zusätzlich in einer langsa meren Bewegung von einer Seite des Werkstückes zur anderen verschoben wird.The honing process is cylindrical Inside or outside surfaces or flat surfaces with one Machined honing tool that one or more with ge bonded hard material grains on honing stones has. The honing stones are preloaded on the surface to be machined and on kinema table-defined paths moved across the surface. The kinematic movement consists of a rotating movement gung by the tool or by the workpiece is carried out, and a reversing axial movement execution that is carried out by the tool. Through the The two parts of the movement are superimposed crossed patterns characteristic of honing the surface. That moves with long stroke honing Tool over a full stroke at least the entire workpiece width, while at Short stroke honing the tool only short oscillation movements executions, it is also in a langsa meren movement from one side of the workpiece to another is moved.

Ziel des Honens sind die Verringerung der Formabwei chungen und die Veränderung der Rauheitsausprägung, z. B. Verringerung der Rauhtiefe oder Erhöhung des Traganteils, zur Veränderung des tribologischen Ver haltens der Oberfläche. Von besonderer Bedeutung ist das Honen zur Endbearbeitung der Kolbenlaufbahnen von Zylinderkurbelgehäusen für Verbrennungsmotoren (DE 196 07 774 A1). Die wichtigsten Motoreigenschaften, wie Ölverbrauch, Wir kungsgrad, Schadstoffausstoß, Lebensdauer, Geräusch und Verschleiß werden durch die Ausprägung der Rau heit der Kolbenlaufbahn beeinflußt. Dabei kommt es neben Traganteil, Riefentiefe oder Spitzenhöhe als Kenngrößen besonders auf die Form, Verteilung und Kreuzwinkel der Riefen an, die in der Regel gezielt eingebracht werden und als Schmiermittelreservoir dienen.The aim of honing is to reduce the shape deviation changes and the change in roughness, z. B. Reducing the roughness or increasing the Load share, to change the tribological ver keeping the surface. Is of particular importance honing to finish the piston raceways of Cylinder crankcases for internal combustion engines (DE 196 07 774 A1). The main engine characteristics, such as oil consumption, we Degree of efficiency, pollutant emissions, service life, noise and wear and tear are caused by the shape of the rough affects the piston raceway. It happens in addition to the load share, depth of groove or center height as Characteristics especially on the shape, distribution and Cross angle of the grooves, which are usually targeted be introduced and as a lubricant reservoir serve.

Im Allgemeinen werden Honleisten mit gebundenen Schneidkörner eingesetzt, bei denen die Schneidkör ner, bedingt durch das Honleistenherstellungsverfah ren, stochastisch verteilt sind. Dies bezieht sich sowohl auf die Flächenverteilungsdichte der Körner, d. h. den Abstand zwischen den Körnern als auch auf den Kornüberstand. Weiterhin sind die überwiegend eingesetzten Körner aus Mahlfraktionen gesiebt und sind dementsprechend unterschiedlich in ihrer Form und Größe. Die mit solchen Honleisten nach dem Stand der Technik erzeugten Riefen sind somit in Abstand, Form und Tiefe ebenfalls stochastisch verteilt. Generally, honing stones are bound with Cutting grains used, in which the cutting body ner, due to the honing stone manufacturing process are stochastically distributed. This relates both on the surface distribution density of the grains, d. H. the distance between the grains as well the grain protrusion. Furthermore, they are predominant sieved grains from grinding fractions and are accordingly different in their form and size. Those with such honing stones according to the state the grooves produced by the technology are thus at a distance, Shape and depth are also distributed stochastically.

Zur Vorgabe eines bestimmten tribologischen Verhal tens ist es wünschenswert, Form, Tiefe und Abstand der Riefen gezielt einstellen zu können, um die je weils gewünschten unterschiedlichen tribologischen Anforderungen erfüllen zu können. Dies ist bei den oben beschriebenen Honleisten aufgrund der stochasti schen Vorgänge bei der Korn- und Honleistenherstel lung nur begrenzt möglich.To specify a specific tribological behavior At least it is desirable to have shape, depth and spacing of the grooves to be able to adjust to the ever because desired different tribological To be able to meet requirements. This is with the Honing stones described above due to the stochasti processes in the grain and honing stone manufacture only possible to a limited extent.

Es ist ein Honverfahren bekannt, bei dem mit einem Laserstrahl die Oberfläche mit Riefen in definierten Abständen versehen wird (DE 43 16 012 A1). Bei diesem Verfahren können jedoch die Form und die Tiefe der Riefen aufgrund der komplexen Verdampfungs- und Schmelzvorgänge nur eingeschränkt eingestellt werden. Außerdem muß bei diesem Verfahren in der Regel eine Nachbearbeitung durchgeführt werden, da neben den eingebrachten Riefen Grate von aufgeschmolzenem Mate rial stehen bleiben.A honing process is known in which a Laser beam the surface with grooves in defined Clearances are provided (DE 43 16 012 A1). With this However, the shape and depth of the procedure can Scoring due to the complex evaporation and Melting processes can only be set to a limited extent. In addition, this procedure usually requires a Postprocessing can be carried out because in addition to the introduced ridges of melted mate rial stand still.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 94 10 222 U1 ist ein Honschleifwerkzeug für Präzisionszahnräder bekannt, das einen zahnradförmigen Grundkörper aufweist, auf den ein die Schleifkörner tragender Nickelüberzug aufgebracht ist.From the German utility model DE 94 10 222 U1 is a Honing tool for precision gears known, which has a gear-shaped base body the a nickel coating carrying the abrasive grains is applied.

Die DE 16 52 159 B beschreibt ein Honwerkzeug zur Bearbeitung von Bohrungen, insbesondere von engen Bohrungen für Waffenläufe mit einer Hülse, die sich annähernd über ihre Länge erstreckende Schlitze und über den Mittelbereich aufgebrachte Schleifkörner aufweist. Dabei bilden die Schleifkörper tragenden Wandteile der Hülse elastisch federnde Stege, wodurch die Schleifkörper unter Kraftschluß an der zu bear beitenden Werkstückfläche anliegen.DE 16 52 159 B describes a honing tool for Machining holes, especially narrow ones Gun barrel holes with a sleeve that extends slots and extending approximately along their length Abrasive grains applied over the central area having. The abrasive bodies form load-bearing Wall parts of the sleeve resilient webs, whereby the abrasive body to bear on the friction the workpiece surface.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Honwerkzeug zu schaffen, mit dem die Form und Tiefe der Honriefentextur entsprechend den unterschiedli chen tribologischen Belastungen gezielt vorgebbar sind.The invention is therefore based on the object To create a honing tool with which the shape and depth the honrief texture according to the differ tribological loads can be specifically specified are.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.This object is achieved by the kenn drawing features of the main claim in connection solved with the features of the generic term.

Dadurch daß der Grundkörper des Honwerkzeugs bzw. der Honleiste mindestens ein Strukturelement umfasst, und eine polykristalline Diamantschicht auf den Grundkör per mit dem mindestens einen Strukturelement abge schieden ist, kann eine Honriefentextur gezielt vor gegeben werden, die jeweils funktionsoptimierte Rauheitsausprägungen und Kanalsysteme schafft, die z. B. helfen, Verschleiß, Reibung und Dichtungsleckstrom bei Verbrennungsmotoren bei gleichzeitig ausreichen der Schmierung der Gleitflächen zu reduzieren. Dabei gibt das mindestens eine Strukturelement die Form der Riefentextur vor und die polykristalline Diamantbe schichtung, die eine Vielzahl von Diamantkristallen aufweist, übernimmt die eigentliche Zerspanungsaufga be, da die scharfen Kanten der Diamantkristalle gute Zerspanungseigenschaften besitzen. Grundsätzlich ist bei dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug die gewünschte Form der in die Oberfläche einzubringenden Textur in negativer Form in dem Honleistengrundkörper abgebil det.Characterized in that the base body of the honing tool or Honing stone comprises at least one structural element, and a polycrystalline diamond layer on the base body per abge with the at least one structural element is honored, a honeycomb texture can be targeted are given, the functionally optimized roughness characteristics and creates channel systems that z. B. help wear, friction and seal leakage enough for internal combustion engines at the same time to reduce the lubrication of the sliding surfaces. there gives the at least one structural element the shape of the Grooved texture in front and the polycrystalline diamond be layering that a variety of diamond crystals has the actual machining task be because the sharp edges of the diamond crystals are good Have cutting properties. Basically is the desired in the honing tool according to the invention Shape of the texture to be brought into the surface negative form in the honing stone base det.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah men sind weitere vorteilhafte Weiterbildung und Ver besserungen möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß mindestens zwei, vorzugsweise mehr Strukturelemente vorgesehen sind, die in Richtung der kinematisch de finierten Bahnen hintereinander und/oder nebeneinan der liegend angeordnet sind, wodurch der Abstand der Riefen vorgebbar ist.By the measure specified in the subclaims Men are further advantageous training and Ver improvements possible. It is particularly advantageous that at least two, preferably more structural elements are provided in the direction of the kinematic de finished tracks in a row and / or next to each other which are arranged horizontally, which makes the distance of the Grooves can be specified.

Erfindungsgemäß wird ein Honwerkzeug mit geometrisch definierten Schneidkanten erhalten, um geometrisch definierte Texturen erzeugen zu können. Bisher wird in der Fachwelt angenommen, daß beim Honen nur Hon leisten mit stochastischer Schneidkornverteilung und -geometrie eingesetzt werden können. Im Gegensatz da zu hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß durch die Formgebung der Honleistung deren Struktur beim Honen in umgekehrter Form in die Werkstückoberfläche über tragen wird. Durch die Form und den Abstand der Strukturelemente der Honleisten kann so die Form und der Abstand der Honriefen eingestellt werden, die Tiefe der Riefe wird im Wesentlichen durch die Wahl des Anpreßdrucks eingestellt. Da die Strukturelemente geometrisch definiert sind, ist ein einheitliche Form, ein gleichmäßiger Abstand und eine konstante Tiefe der Texturriefen die Folge.According to the invention, a honing tool is geometric defined cutting edges to get geometric to be able to generate defined textures. So far assumed in the professional world that only Hon perform with stochastic cutting grain distribution and geometry can be used. In contrast there to has been shown according to the invention that by Shaping the honing power, its structure during honing in reverse form in the workpiece surface will wear. Due to the shape and distance of the Structural elements of the honing stones can be shaped and the distance of the honing grooves can be set that Depth of the grooves is essentially determined by the choice of the contact pressure set. Because the structural elements are geometrically defined is a uniform Shape, an even distance and a constant The depth of the texture lines.

Bei bekannten Honleisten wird eine einzelne Riefe durch jeweils ein einzelnes Schneidkorn erzeugt. Es ist somit der gleiche Werkzeugbestandteil, der die Riefenform vorgibt und die eigentliche Zerspanung ausführt, so daß Zerspanung und Riefenform miteinan der gekoppelt sind. Wenn z. B. für eine günstigere Zerspanung die Korngröße erhöht wird, wird automa tisch die Riefenbreite und -tiefe vergrößert. Eine getrennte Optimierung ist so im Stand der Technik nicht möglich. Aufgrund der erfindungsgemäßen Tren nung bei den diamantbeschichteten Honleisten hin sichtlich Zerspanung und Riefenform, ist es möglich, die beiden Faktoren Zerspanung und Riefenform völlig getrennt zu optimieren. Dabei wird die Zerspanung ei nerseits durch die Kristallkanten ausgeführt und die Riefenform entsteht andererseits durch die Form der Strukturelemente, auf die die Diamantschicht aufge bracht ist. Die Größe und Form der Diamantkristalle läßt sich nahezu vollkommen unabhängig von der Grund körpergeometrie durch die Wahl der Beschichtungspara meter einstellen.In known honing stones, a single groove is used generated by a single cutting grain. It is therefore the same tool component that the Groove shape specifies and the actual machining executes so that cutting and groove shape together who are coupled. If e.g. B. for a cheaper one Machining the grain size is increased automatically table the groove width and depth increased. A separate optimization is thus state of the art not possible. Because of the doors according to the invention with the diamond-coated honing stones visible machining and groove shape, it is possible the two factors machining and groove shape completely optimize separately. The machining process is egg executed by the crystal edges and the Groove shape, on the other hand, arises from the shape of the Structural elements on which the diamond layer is applied is brought. The size and shape of the diamond crystals can be almost completely independent of the reason body geometry through the choice of coating para set meter.

Dadurch, daß mehrere Strukturelemente in Bewegungs richtung sich wiederholend hintereinander liegen, können beim Verschleiß der in Bewegungsrichtung vorne liegenden, Riefen erzeugenden Strukturelemente die dahinter liegenden, unverschlissenen Strukturelemente die Funktion der Zerspanung übernehmen, so daß die erzeugte Rauhheitsausprägung stets in hohem Maße konstant bleibt. Auf diese Weise wird außerdem die Standzeit des Werkzeuges optimiert, da die Zerspa nungsleistung auf alle Strukturelemente und damit auf alle darauf befindlichen Kristallkanten aufgeteilt wird.The fact that several structural elements in motion Repeatedly lying one behind the other, can wear out the front in the direction of movement lying, streak-generating structural elements underlying, unworn structural elements take over the function of machining so that the generated roughness is always constant remains. In this way, the Tool life is optimized because the machin performance on all structural elements and thus on all crystal edges on it divided becomes.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß die Kristallkanten der polykristallinen Diamantschicht eine bessere Qualität aufweisen als die Kanten der Schneidkörner, die bei bekannten Honleisten nach dem Stand der Technik ein gesetzt werden. Diese werden im Allgemeinen durch Brechen auf die gewünschte Größe gebracht, so daß die Kanten der Körner unregelmäßig und meist stumpf sind. Bei der Zerspanung entstehen so stark negative und ungleichmäßige Spanwinkel, die zu hohen Zerspanungs kräften und schlechter Prozeßsicherheit führen kön nen. Die CVD-Diamantkristalle nach der Erfindung sind einheitlich scharfkantig und weisen alle eine ähnli che und Form und Orientierung auf, so daß die Span winkel gleichmäßiger und nicht so stark negativ sind.It is also advantageous that the crystal edges of the polycrystalline diamond layer better quality have as the edges of the cutting grains that at known honing stones according to the prior art be set. These are generally through Broken to the desired size so that the The edges of the grains are irregular and mostly blunt. During machining, negative and uneven rake angles that lead to high machining forces and poor process reliability NEN. The CVD diamond crystals according to the invention are uniformly sharp-edged and all have a similar surface and shape and orientation so that the span angles are more uniform and not as negative.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be schreibung näher erläutert. Es zeigenEmbodiments of the invention are in the drawing tion and are described in the following section spelling explained in more detail. Show it

Fig. 1 eine Aufsicht auf eine bei dem erfindungsge mäßen Honwerkzeug eingesetzten Honleiste (a) sowie auf einen Ausschnitt der Strukturele mente (b), Fig. 1 is a plan view of a honing tool employed in the erfindungsge MAESSEN honing strip (a) and at a section of the Strukturele elements (b),

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Leiste in Bewe gungsrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 is a partial section through the strip in BEWE supply device according to one embodiment of the invention,

Fig. 3 Teilschnitte durch die Leiste mit unter schiedlichen Formen der Strukturelemente, Fig. 3 are partial sections through the strip having different union forms of the structural elements,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine im Einsatz be findliche Honleiste, und Fig. 4 is a partial section through a be sensitive honing stone in use, and

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Diamantbeschichtung zur Darstellung der Zer spanungswinkel. Fig. 5 is an enlarged view of part of the diamond coating to illustrate the cutting angle.

In Fig. 1 ist eine Honleiste 1 dargestellt, die an einem Werkzeugträger allein oder zusammen mit mehre ren Leisten zur Bildung eines Honwerkzeugs befestigt ist. Die Honleiste 1 weist einen Grundkörper 2, z. B. aus Keramik auf (siehe auch Fig. 2), der mit Struktu relementen 3 versehen ist. Diese Strukturelemente 3 sind Erhebungen und Vertiefungen bestimmter Form und werden in den Grundkörper 2 z. B. eingeschliffen. Die Strukturelemente 3, die in einer Ausführungsform ge nauer in Fig. 1b zu sehen sind, sind vielfach in identischer Geometrie in die Honleiste 1 eingebracht und sind so schräg auf der Honleiste 1 angeordnet, daß bei passenden kinematischen Verhältnissen des Honvorganges eine Reihe von Strukturelementen in Be wegungsrichtung hintereinander liegen. Die Bewegungs richtung ist in der Fig. 1 mit 4, 4' bezeichnet, wo bei sie sich abhängig von dem Honwinkel ändert, der im Ausführungsbeispiel 90° beträgt und der sich durch das Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit zu Axialge schwindigkeit des Werkstücks bzw. der Honleiste er gibt.In Fig. 1 a honing stone 1 is shown, which is attached to a tool holder alone or together with several ren strips to form a honing tool. The honing stone 1 has a base body 2 , for. B. made of ceramic (see also Fig. 2), which is provided with structural elements 3 . These structural elements 3 are elevations and depressions of certain shape and z in the base body. 2 B. ground. The structural elements 3 , which are shown in more detail in FIG. 1b in one embodiment, are frequently introduced in the honing stone 1 in an identical geometry and are arranged obliquely on the honing stone 1 in such a way that a series of structural elements in with suitable kinematic ratios of the honing process Be one behind the other. The direction of movement is shown in Fig. 1 with 4 , 4 ', where it changes depending on the honing angle, which is 90 ° in the embodiment and which is due to the ratio of peripheral speed to Axialge speed of the workpiece or the honing stone gives.

Die Strukturelemente 3 nach Fig. 1b sind pyramiden förmig bzw. pyramidenstumpfförmig, wobei die Pyrami den bzw. Pyramidenstümpfe direkt nebeneinander lie gen, so daß sie in Bewegungsrichtung 4, 4' jeweils schräge Reihen bilden. Pro Strukturelementreihe ent steht genau eine Riefe in der Werkstückoberfläche, wobei sich der Abstand der Riefen aus dem Abstand der Strukturelemente auf der Honleiste sowie aus dem Hon winkel 5 ergibt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1b sind die Abstände der Erhebungen der Strukturelemente 3 in Richtung 4 unterschiedlich zu den Abständen der Erhebungen in Richtung 4'. Die Abstände bzw. die Rie fentextur ist vorgegeben und die Erhebungen werden in entsprechender Weise ausgearbeitet.The structural elements 3 of FIG. 1b are pyramid-shaped or truncated pyramid-shaped, the pyramid or the truncated pyramids lying directly next to one another, so that they each form oblique rows in the direction of movement 4 , 4 '. For each row of structural elements there is exactly one groove in the workpiece surface, the distance between the grooves resulting from the distance of the structural elements on the honing stone and from the honing angle 5 . In the exemplary embodiment according to FIG. 1b, the distances between the elevations of the structural elements 3 in the direction 4 are different from the distances between the elevations in the direction 4 '. The distances and the belt texture are predefined and the surveys are worked out in a corresponding manner.

Der Grundkörper 2 mit den geschliffenen Strukturele menten 3 ist entsprechend Fig. 2 mit einer polykri stallinen Diamantschicht 6 versehen, die mit dem CVD- Verfahren abgeschieden wird. Die Größe und Form der Diamantkristalle der Diamantschicht 6 sowie die Schichtdicke lassen sich durch die Wahl der Beschich tungsparameter während des CVD-Verfahrens einstellen. Beispielsweise steigt die Kristallgröße mit steigen der Temperatur und/oder sinkendem Methangehalt.The base body 2 with the ground Structural elements 3 is provided in accordance with FIG. 2 with a polycrystalline diamond layer 6 which is deposited using the CVD process. The size and shape of the diamond crystals of the diamond layer 6 and the layer thickness can be adjusted by the choice of the coating parameters during the CVD process. For example, the crystal size increases with increasing temperature and / or decreasing methane content.

In den Fig. 2 und 3 sind unterschiedliche Formen der Strukturelemente dargestellt, die je nach gewünschter Riefentextur eingebracht werden.In FIGS. 2 and 3 different forms of the structural elements are shown, which are introduced according to the desired scoring texture.

In Fig. 4 ist ein Teilschnitt der Honleiste 1 in Be wegungsrichtung 4, 4' dargestellt, und es ist zu er kennen, daß die Diamantschicht 6 des in Bewegungs richtung 4, 4' ersten Strukturelementes 3' schon ver schlissen ist. In diesem Falle übernimmt aber die Diamantschicht 6 der jeweils dahinter liegenden Strukturelemente 3 die Zerspanung, so daß die Riefen ausprägung gleichbleibt und die Zerspanung weiter läuft.In Fig. 4, a partial section of the honing stone 1 in the direction of movement 4 , 4 'is shown, and it can be seen that the diamond layer 6 of the direction of movement 4 , 4 ' first structural element 3 'is already worn out. In this case, however, the diamond layer 6 of the structural elements 3 lying behind it takes over the machining, so that the striations remain the same and the machining continues.

Fig. 5 zeigt die Diamantschicht 6 in vergrößerter Darstellung. Daraus ist zu erkennen, daß die CVD- Diamantkristalle 7 einheitlich scharfkantig sind und im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen, wodurch der Spanwinkel γ gleichmäßig ist und in einer Größe liegt, die gutes Zerspanen ermöglicht. Fig. 5 shows the diamond layer 6 in an enlarged view. It can be seen from this that the CVD diamond crystals 7 are uniformly sharp-edged and have essentially the same shape, as a result of which the rake angle γ is uniform and is of a size which enables good machining.

In den drei beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde für den Grundkörper Keramik verwendet. Es sind jedoch auch andere Werkstoffe anwendbar, die sich diamantbe schichten lassen, z. B. Hartmetall wie gesintertes Wolframkarbid, Silizium, Graphit, Metalle. Dabei kön nen die Strukturelemente in den unterschiedlichsten Fertigungsverfahren eingebracht werden z. B. durch Fräsen oder Drehen, Gießen oder Sintern, Schmieden, Prägen oder Walzen. Weiterhin sind in den obigen Aus führungsbeispielen die Strukturelemente hinter- und nebeneinander angeordnet. Es ist auch möglich, die Strukturelemente in einer geraden Reihe anzuordnen, wodurch das Problem nicht besteht, daß die Struktu relemente in beiden Bewegungsrichtungen hintereinan der liegen müssen. Dadurch können beliebige Honwinkel realisiert werden, jedoch mit dem Nachteil, daß stumpfe Kristalle nicht durch diejenigen anderer Strukturelemente ersetzt werden können. Denkbar ist auch die Verwendung nur eines Strukturelementes.In the three exemplary embodiments described used for the basic body ceramic. However, there are other materials can also be used that are diamond-coated let layers, e.g. B. hard metal such as sintered Tungsten carbide, silicon, graphite, metals. You can structure elements in a wide variety Manufacturing processes are introduced z. B. by Milling or turning, casting or sintering, forging, Embossing or rolling. Furthermore, in the above examples of the structural elements behind and arranged side by side. It is also possible that Arrange structural elements in a straight row, whereby the problem does not exist that the structure relemente in both directions of movement who must lie. This allows any honing angle can be realized, but with the disadvantage that not dull crystals from those of others Structural elements can be replaced. Is conceivable also the use of only one structural element.

example

Es wurde ein Texturhonwerkzeug hergestellt, das pyra midenförmige Erhebungen entsprechend Fig. 1 aufwies. Diese Pyramidenspitzen sollten sich beim Honen in der Werkstückoberfläche abbilden und auf diese Weise V- förmige Riefen erzeugen. Für die Honleisten wurden aus Siliziumnitridkeramik 4 mm mal 60 mm große Grund körper 2 mit den Pyramidenstrukturen geschliffen. Die Pyramiden wiesen laterale Abmessungen von 0,8 mm mal 1 mm und Höhen von 0,3 mm auf. Das Spitzenplateau hatte Abmessungen von 0,08 mm mal 0,1 mm. Der Grundkörper 2 wurde anschließend mit einem Hot-Filament- CVD-Verfahren mit Diamant beschichtet. Die Schicht dicke betrug ca. 15 bis 20 µm, die Kristallgrößen ca. 6 bis 8 µm.A texture honing tool was produced which had pyramid-shaped elevations corresponding to FIG. 1. During the honing process, these pyramid tips should form on the workpiece surface and thus produce V-shaped grooves. For the honing stones, 4 mm by 60 mm base bodies 2 with the pyramid structures were ground from silicon nitride ceramic. The pyramids had lateral dimensions of 0.8 mm by 1 mm and heights of 0.3 mm. The tip plateau had dimensions of 0.08 mm by 0.1 mm. The base body 2 was then coated with diamond using a hot filament CVD process. The layer thickness was approximately 15 to 20 µm, the crystal sizes approximately 6 to 8 µm.

Vier dieser diamantbeschichteten Texturhonleisten wurden in ein Honwerkzeug eingebaut und damit Buchsen mit einem Innendurchmesser 30 mm gehont. Als Werk stoffe wurden GGG60 und ZrO₂-Keramik verwendet. Die Buchsen waren vorher feingehont mit einer konventio nellen Honleistenspezifikation mit einer D10-Körnung. Die Schnittgeschwindigkeit betrug ca. 30 m/min, der Honwinkel 90°. Es wurde nur ein Hub mit einer Ab wärts- und einer Aufwärtsbewegung durchgeführt.Four of these diamond-coated textured honing stones were installed in a honing tool and thus bushings with an inner diameter of 30 mm were honed. GGG60 and ZrO ₂ ceramics were used as materials. The bushings were previously honed with a conventional honing stone specification with a D10 grit. The cutting speed was approx. 30 m / min, the honing angle 90 °. Only one stroke with a downward and an upward movement was carried out.

Es entstanden beim Texturhonen gekreuzte V-förmige Riefen mit exakt gleichen Abständen. Querschnittsform und Tiefe der Riefen waren bei dem Keramikwerkstück sehr konstant. Beim Graugußwerkstück kam es zu leich ten Aufwerfungen an den Rändern der Riefen, die Rie fen waren insgesamt weniger gleichmäßig in Quer schnitt und Tiefe als beim Keramikwerkstück.Crossed V-shaped ones were created during texture honing Calls with exactly the same intervals. Cross-sectional shape and depth of the grooves were on the ceramic workpiece very constant. The gray cast iron workpiece was too easy th raised on the edges of the grooves, the rie Overall, the fen were less even in cross cut and depth than in the ceramic workpiece.

Die für die tribologischen Eigenschaften maßgeblichen Rauhheitsparameter waren wie folgt (Angaben in µm):
The roughness parameters relevant for the tribological properties were as follows (data in µm):

Die nur eine hohe Tragfähigkeit entscheidende Kern rauhtiefe R_k war bei beiden Werkstoffen sehr niedrig. Sie betrug nur 8,9% der Gesamtrauhtiefe beim Grauguß bzw. 2,9% bei der Keramik im Gegensatz zu 51% beim konventionellen Feinhonen. Das Verhältnis Riefentiefe zu restlicher Rauhtiefe, das für die Schmierstoffauf nahme wichtig ist, war bei der Keramik mit 4,6 sehr hoch und bei Grauguß mit 1,2 noch leicht größer als 1. Beim konventionellen Honen lag dieser Faktor nur bei 0,29, d. h., daß die Riefen deutlich kleiner sind als die restliche Rauhtiefe.The core roughness R _k , which is only decisive for a high load-bearing capacity, was very low for both materials. It was only 8.9% of the total roughness for gray cast iron or 2.9% for ceramics as opposed to 51% for conventional fine honing. The ratio of the groove depth to the remaining surface roughness, which is important for the lubricant absorption, was very high for the ceramic with 4.6 and for gray cast iron with 1.2 even slightly larger than 1. With conventional honing this factor was only 0.29. that is, the grooves are significantly smaller than the remaining surface roughness.

Es wurden somit mit dem erfindungsgemäßen Texturhon werkzeug deutlich günstigere Oberflächentopographien erzeugt als mit einer konventionellen Honleiste, was günstigere tribologische Eigenschaften der bearbeite ten Werkstücke für eine Anwendung als Kolbenlaufbah nen von Zylinderkurbelgehäusen erwarten läßt.It was thus with the Texturhon invention tool significantly cheaper surface topographies produced what with a conventional honing stone more favorable tribological properties of the processed workpieces for use as a piston runway can be expected from cylinder crankcases.

Claims

1. Honing tool for processing surfaces with at least one bar, which can be pressed onto the surface to be machined with pretension and can be moved over the surface on kinematically defined paths, the bar having a base body provided with cutting elements, characterized in that the base body ( 2 ) has at least two repeating structural elements ( 3 ), and a polycrystalline diamond layer ( 6 ) is deposited on the base body ( 2 ) with the structural elements ( 3 ), the at least two structural elements ( 3 ) being in the form of a Specify groove texture for the targeted adjustment of tribological properties and the diamond layer carries out the machining and where the at least two structural elements ( 3 ) in the direction ( 4 , 4 ') of the kinematically defined paths are arranged one behind the other and / or lying next to one another.

2. Honing tool according to claim 1, characterized characterizes that the depth of the groove texture by the contact pressure of the bar on the surface is determinable.

3. Honing tool according to one of claims 1 to 2, characterized in that the structural elements ( 3 ) as a in the direction ( 4 , 4 ') and / or perpendicular to the tracks repeating pattern of elevations and depressions is ausgebil det.

4. Honing tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the structural elements ( 3 ) are formed as pyramid, truncated pyramid, cone, truncated cone-shaped elevations or the like, which are arranged directly or at a distance from one another and / or side by side.

5. Honing tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the base body ( 2 ) consists of a ceramic.

6. honing tool according to claim 5, characterized in that the base body ( 2 ) consists of silicon tri-ceramic.