DE10060967B4

DE10060967B4 - Verfahren und Honvorrichtung zur Honbearbeitung sowie Referenzeinrichtung

Info

Publication number: DE10060967B4
Application number: DE2000160967
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl.-Ing. Nagel
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: DE10060967A1

Abstract

Verfahren zur Honbearbeitung von Bohrungen (14) in Werkstücken (13), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
– Feinbearbeiten einer Innenfläche der Bohrung (14) bei Umgebungstemperatur mittels eines Honwerkzeuges (15), das mindestens eine Messeinrichtung (17) aufweist;
– Messen des Abstandes zwischen der Innenfläche der Bohrung (14) und der Messeinrichtung (17);
– Nachjustieren der Messeinrichtung (17) in vorgebbaren Zeitabständen durch Einfahren der Messeinrichtung (17) in eine Referenzeinrichtung (11);
– Ändern des Innendurchmessers der Referenzeinrichtung (11) relativ zu einem bei einer Referenztemperatur vorliegenden Bezugs-Innendurchmesser um ein Änderungsmaß, das proportional zum Produkt aus der Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und der Referenztemperatur und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstückmaterials ist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werkstückmaterials bei Umgebungstemperatur kleiner als 10·10^-6 K^- ¹ oder größer als 12·10^-6 K^-1 ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Honvorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen in Werkstücken sowie eine Referenzeinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14. Dabei wird eine Innenfläche der Bohrung bei Umgebungstemperatur mittels eines Honwerkzeuges, das mindestens eine Meßeinrichtung aufweist, feinbearbeitet und der Abstand zwischen der Innenfläche der Bohrung und der Meßeinrichtung gemessen.

Honverfahren werden zum Fein- bzw. Feinstbearbeiten von Werkstückoberflächen eingesetzt, beispielsweise zur Feinbearbeitung von Innenflächen von Zylinderlaufbuchsen an Motorblöcken. Die Werkstücke werden beim Honen im Durchmesser auf ein Hundertsel Millimeter genau oder noch genauer bearbeitet. Um dies zu überwachen, werden Meßeinrichtungen eingesetzt, die während des Honvorganges den Spanabtrag bzw. die Durchmesseränderung am Werkstück messen. Hierzu werden vor allem pneumatische Messeinrichtungen mit sogenannten Luftmeßdüsen eingesetzt. Um dabei Meßfehlern vorzubeugen, werden die Meßeinrichtungen von Zeit zu Zeit in kurzen Bearbeitungspausen in einer Referenzeinrichtung, beispielsweise einem Nullring, kalibriert. Ein solches Kalibrierverfahren für eine Luftmeßeinrichtung ist z. B. in der DE 42 06 141 A1 beschrieben. Aus der DE 44 13 645 C2 ist es bekannt, Referenzeinrichtungen mit verstellbarem Nennmaß zu verwenden, wenn auf Bohrungen mit anderem Nennmaß gewechselt wird. Die geforderten Maßgenauigkeiten liegen in einem Bereich, in dem die Maßgenauigkeit durch Temperaturschwankungen der Umgebungstemperaturen spürbar beeinflußt werden kann. Dabei ist dann gegebenenfalls zu berücksichtigen, daß die Herstellung und Kalibrierung der Referenzeinrichtung bei einer Referenztemperatur, z. B. bei 20°C, stattfindet, während die Umgebungstemperatur bei der Bearbeitung, z. B. in sommerlich aufgeheizten Hallen, von der Referenztemperatur erheblich abweichen kann.

Eine Möglichkeit, um temperaturbedingte Kalibrier- und somit Meßfehler zu vermeiden ist es, den gesamten Bearbeitungsvorgang inclusive der Kalibrierung der Meßeinrichtung bei der Referenztemperatur durchzuführen. Hierzu ist es bekannt, temperaturkontrollierte Räume, beispielsweise von der Umgebung gekapselte, separat klimatisierte sogenannte "block houses" vorzusehen, in denen der Honvorgang bei einer Umgebungstemperatur abläuft, die der Referenztemperatur der Referenzeinrichtung entspricht. Diese Möglichkeit ist jedoch aufwendig und teuer.

Eine weitere Möglichkeit, temperaturbedingte Meßfehler zu verhindern, ist eine Temperaturkompensation zwischen Umgebungs- und Referenztemperatur (Temperature Compensation, An Introduction to thermal correction of precision measurements, Albion Devices Inc., 1995). Dabei wird das Kalibrierergebnis computergesteuert auf die Referenztemperatur korrigiert. Hierzu ist eine aufwendige Kalibrierung der Temperaturkompensationseinrichtung notwendig.

Dabei müssen die Temperaturen der Referenzeinrichtung, des Meßfühlers und des Werkstücks definiert vorgegeben und dann verändert werden. Dazu ist jedoch eine Apparatur notwendig, die diese Komponenten kontrolliert erwärmt und/oder abkühlt. Die Temperaturen und die Wärmeausdehnungen müssen in einem Simulationsprogramm erfaßt werden. Erst dann kann eine Kalibrierkurve zur Kalibrierung der Kompensationseinrichtung ermittelt werden. Zum Kalibrieren benötigt man, abgesehen von der aufwendigen und teuren Hard- und Software, relativ viel Zeit. Darüber hinaus ist die Kompensationseinrichtung mit hohen Anschaffungskosten verbunden.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Honvorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen in Werkstücken sowie eine Referenzeinrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe temperaturbedingte Kalibrier- bzw. Meßfehler vermieden werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1, eine Honvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 6 sowie eine Referenzeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung relativ zu einem bei einer Referenztemperatur vorliegenden Bezugs-Innendurchmesser um ein Änderungsmaß geändert wird, das im Wesentlichen proportional zum Produkt aus der Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und Referenztemperatur und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstückmaterials ist. Dabei ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werkstückmaterials bei Umgebungstemperatur kleiner als 10·10^-6 K^- ¹ oder größer als 12·10^-6 K^- ¹ und unterscheidet sich somit signifikant vom Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahlwerkstoffen. Diese Änderung des Innendurchmessers erfolgt vorzugsweise automatisch im Wesentlichen zeit gleich mit und proportional zu Temperaturänderungen der Umgebung der Referenzeinrichtung.

Die Referenzeinrichtung, vorzugsweise ein Nullring, ist in der Regel aus Stahl. Bei Bearbeitung von Grauguß haben damit die Referenzeinrichtung und das Werkstück im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Eine Abweichung von der Referenztemperatur hat damit für Werkstück und Referenzeinrichtung die gleiche Maßänderung zur Folge. Die Meßwertdifferenz zwischen Nullring und Werkstück ist damit nicht temperaturabhängig. Bei Verwendung von Werkstücken, die einen anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Stahl-Referenzeinrichtung besitzen, ergibt sich dagegen eine von der Temperatur abhängige Meßwertdifferenz. Weisen also das Material des Werkstückes und das Material der Referenzeinrichtung unterschiedliche thermische Ausdehungskoeffizienten auf, kann es zu Kalibrierfehlern kommen, wenn die Kalibrierung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die von der Referenztemperatur abweicht, bei der der vorgegebene Bezugs-Innendurchmesser der Referenzeinrichtung festgelegt wurde. In diesem Fall hat sich nämlich der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung beim Übergang zwischen Referenztemperatur und der bei der Bearbeitung und Nachjustierung herrschenden Umgebungstemperatur um ein anderes Maß geändert als der Innendurchmesser der Werkstückbohrung. Werden also beispielsweise ein Werkstück aus Aluminium und eine Referenzeinrichtung aus einem Stahlwerkstoff verwendet, so ändert sich der Innendurchmesser des Werkstückes in einem größeren Maße als der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung. Dies wird beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch verhindert, daß der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung relativ zu einem bei einer Referenztemperatur vorgegebenen Bezugs-Innendurchmesser um ein Änderungsmaß geändert wird, das im Wesentlichen proportional zum Produkt aus der Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und Referenztemperatur und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstückmaterials ist.

Eine Referenzeinrichtung im Sinne der Anmeldung ist jede zum Kalibrieren von gattungsgemäßen Meßeinrichtungen an Honvorrichtungen geeignete Vorrichtung, beispielsweise ein Nullring oder dergleichen. Als Referenztemperatur wird dabei die Temperatur bezeichnet, bei der die Referenzeinrichtung mit ihrem vorgegebenen Bezugs-Innendurchmesser hergestellt oder selbst kalibriert wurde. Die Referenztemperatur liegt in der Regel bei 20° C. Als Umgebungstemperatur wird die Temperatur bezeichnet, bei der das Honverfahren und das zwischenzeitliche Kalibrieren der Meßeinrichtung durchgeführt wird. Nicht selten liegen die Umgebungstemperaturen deutlich höher als die Referenztemperatur, z. B. in mit Glasdächern versehenen Werkshallen während des Sommers. Sie können auch niedriger als die Referenztemperatur liegen, z. B. nach Wochenenden oder längeren Pausen im Winter. Die Umgebungstemperatur kann jahreszeitlich bedingt und/oder während eines Tages stark schwanken. Die Meßeinrichtung ist vorzugsweise eine pneumatische Meßeinrichtung, beispielsweise eine Luftmeßdüse, die im Honwerkzeug angeordnet sein kann und während des Honens in-situ den Ist-Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung mißt.

Zur Nachjustierung der Meßeinrichtung wird die Meßeinrichtung, insbesondere das gesamte Honwerkzeug mit der Meßeinrichtung, in vorgebbaren Zeitabständen in die Referenzeinrichtung eingefahren. Dabei wird zunächst über die Meßeinrichtung der tatsächliche, bei Umgebungstemperatur vorliegende Innendurchmesser der Referenzeinrichtung gemessen. Der gemessene Wert des Innendurchmessers wird nun mit dem bereits bestimmten Bezugs-Innendurchmesser der Referenzeinrichtung verglichen. Bei Abweichungen des gemessenen Wertes vom vorgegebenen Wert wird die Meßeinrichtung nachjustiert.

Besonders bevorzugt wird eine Referenzeinrichtung aus einem Material verwendet, das im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt wie das Material des Werkstücks. Dies ist am einfachsten dadurch zu erreichen, daß eine Referenzeinrichtung aus dem gleichen Nichteisenmaterial wie das Werkstück verwendet wird. Sollen Werkstücke, insbesondere Motorblöcke, aus Leichtmetall bearbeitet werden, so wird bevorzugt eine Referenzeinrichtung aus dem gleichen Leichtmetall verwendet. Als Leichtmetall wird bevorzugt Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung verwendet. Aber auch Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen können eingesetzt werden.

Es ist jedoch auch möglich, eine Referenzeinrichtung aus einem anderen Material als das Werkstück zu verwenden, das jedoch im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Material des Werkstücks besitzt, beispielsweise ein Werkstück aus Aluminium und eine Referenzeinrichtung aus einem Sinterwerkstoff.

Es ist auch möglich, den Innendurchmesser der Referenzeinrichtung mechanisch um ein Änderungsmaß zu verändern und ihn somit an das Wärmeausdehnungsmaß des Werkstückes anzupassen. Beispielsweise könnte der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung nach Art einer Blende eingestellt werden. Die aus einem beliebigen Material bestehende Referenzeinrichtung könnte auch auf eine von der Umgebungstemperatur abweichende Temperatur erwärmt bzw. abgekühlt werden, um den Innendurchmesser der Referenzeinrichtung so einzustellen, daß er dem Innendurchmesser entspricht, den eine aus dem Material des Werkstücks bestehende Referenzeinrichtung bei der Umgebungstemperatur hätte. Es ist auch möglich, daß die Referenzeinrichtung mehrere verschieden große Innendurchmesser aufweist, beispielsweise daß sie ein Paket von Nullringen mit übereinanderliegenden vorgegebenen Innendurchmessern ist. Die Messeinrichtung könnte dann an dem Nullring kalibriert werden, dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser eines aus dem Material des Werkstücks bestehenden Nullrings bei der Umgebungstemperatur entspricht. Es ist auch möglich einen konisch ausgebildeten Nullring einzusetzen, bei dem ein von der Temperatur bestimmter Innendurchmesser angefahren wird.

Weiter umfaßt die Erfindung eine Honvorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen in Werkstücken, die eine Referenzeinrichtung zum Nachjustieren einer Meßeinrichtung der Honvorrichtung aufweist. Dabei ist der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung relativ zu einem bei einer Referenztemperatur vorliegenden Bezugs-Innendurchmesser um ein Änderungsmaß änderbar, das im Wesentlichen proportional zum Produkt aus der Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und Referenztemperatur und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstückmaterials ist. Dabei ist der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werkstückmaterials bei Umgebungstemperatur kleiner als 10·10^-6K^-1 oder größer als 12·10^-6K^-1 und unterscheidet sich somit signifikant vom Wärmeausdehnungskoeffizienten von Stahlwerkstoffen.

Die Referenzrichtung hat vorzugsweise mindestens im Bereich einer für die Messung vorgesehenen Innenfläche eine insbesondere verschleißbeständige Oberflächenbeschichtung und/oder ist dort gehärtet. Dadurch wird der Verschleiß der Referenzeinrichtung an der für die Messung maßgeblichen Innenfläche, der bei mehrmaligen Ein- und Ausfahren des die Meßeinrichtung tragenden Honwerkzeuges in die Referenzeinrichtung zwangsläufig auftritt, reduziert.

Dadurch kann die Maßhaltigkeit des für die Kalibrierung genutzten Innendurchmessers der Referenzeinrichtung über viele Meßzyklen gewährleistet werden.

Für Details zur Ausbildung der Honvorrichtung wird auf die vorgehende Beschreibung sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels verwiesen.
Figuren- und Funktionsbeschreibung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
1 schematisch die Anordnung zweier Honwerkzeuge, zweier Referenzeinrichtungen und zweier Spülringe über einem zu bearbeitenden Werkstück;
2 die Änderung des Innendurchmessers einer Aluminium-Werkstückbohrung und einer Stahl-Referenzeinrichtung über der Temperatur sowie die Änderung der Durchmesserdifferenz dieser Innendurchmesser über der Temperatur und
3 die Änderung des Innendurchmessers einer Aluminium-Werkstückbohrung und einer Aluminium-Referenzeinrichtung über der Temperatur sowie die Änderungen der Durchmesserdifferenz dieser Innendurchmesser über der Temperatur.
Die 1 zeigt die Anordnung zweier Referenzeinrichtungen 11 oberhalb der Oberseite 12 eines Werkstückes 13. Das Werkstück 13 ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Aluminium-Motorblock. Es weist parallel zueinander zwei zu bearbeitende Bohrungen 14 auf, die beide gleichzeitig von zwei Honwerkzeugen 15 bearbeitet werden sollen. Über jeder Bohrung 14 ist ein Spülring 16 angeordnet, der in seinem Innendurchmesser an das Honwerkzeug 15 angepaßt ist. Der Spülring 16 dient zur Zuführung von Kühlschmierstoff in Form von Honöl, um beim Honen entstehende Reibungswärme zwischen Honwerkzeug und Werkstückbohrung bzw. Späne abzuführen.
Zwischen den Honwerkzeugen 15 in ihrer Stellung, in der sie aus den Bohrungen 14 herausgefahren sind, und dem Werkstück 13 sind zwei bezüglich ihres Aufbaus identische oder symmetrische Referenzeinrichtungen 11 angeordnet. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel werden als Referenzeinrichtung 11 ein oder mehrere Aluminium-Nullringe eingesetzt, die von einem Träger gehalten werden. Alternativ könnten auch Nullringe aus einem anderen Material verwendet werden, welches im Wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Aluminium hat. Es kann sich dabei z. B. um einen keramischen Werkstoff und/oder um einen Sinterwerkstoff handeln. Mit Hilfe der Nullringe wird eine Meßeinrichtung 17 zur Messung des Durchmessers der Bohrungen 14 von Zeit zu Zeit nachjustiert. Als Meßeinrichtung 17 wird im beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Luftmeßeinrichtung mit zwei auf einem Durchmesser des Honwerkzeuges 15 diametral gegenüberliegend angeordneten Luftmeßdüsen 18 verwendet.
Zum Nachjustieren der Meßeinrichtung 17 wird das Honwerkzeug 15 so weit axial verschoben, daß seine Luftmeßdüse 18 innerhalb des zugehörigen, koaxial zur Bohrung 14 angeordneten Nullringes liegt. Sobald die Luftmeßdüse 18 in der Referenzeinrichtung 11 liegt, wird eine Messung durchgeführt, bei der der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung 11 bestimmt wird. Der ermittelte Wert des Innendurchmessers wird über eine zugeordnete Anzeigeneinrichtung (nicht dargestellt) abgelesen und/oder abgespeichert. Der Meßwert wird nun mit dem definierten festen Durchmesser der Referenzeinrichtung 11 verglichen und auf den definierten festen Wert des Innendurchmessers der Referenzeinrichtung 11 kalibriert.
Bei der Honbearbeitung von Zylinderlaufbuchsen an Motorblöcken aus Stahlwerkstoff gibt es in der Regel keine temperaturbedingten Probleme beim Kalibrieren der Meßeinrichtung, da herkömmliche Nullringe aus Stahlwerkstoff bestehen und somit ungefähr den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen wie das Werkstück. Bei der Honbearbeitung von Aluminium-Motorblöcken können dagegen bei Verwendung von Stahl-Nullringen temperaturbedingte Maßprobleme auftreten. In 2 ist dazu im linken Diagramm die Änderung des Innendurchmessers ϕ einer Aluminium-Werkstückbohrung 19 und eines Stahl-Nullrings 20 als Funktion der Temperatur T dargestellt. Bei der Referenztemperatur T_R, die im Bereich von ca. 20°C liegt, ist der Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19 identisch mit dem Bezugs-Innendurchmesser des Stahl-Nullrings 20. Wird die Temperatur jedoch auf eine, im beschriebenen Ausführungsbeispiel gegenüber der Referenztemperatur T_R höhere, Umgebungstemperatur T_U geändert, so zeigen die Aluminium-Werkstückbohrung 19 und der Stahl-Nullring 20 ein deutlich unterschiedliches Temperaturverhalten. Der Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19 vergrößert sich stärker als der Innendurchmesser des Stahl-Nullrings 20, so dass bei Umgebungstemperatur zwei deutlich voneinander verschiedene Innendurchmesser vorliegen. Je höher die Temperatur gesteigert wird, desto größer wird die Durchmesserdifferenz Δ ϕ zwischen dem Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19 und des Stahl-Nullrings 20, wie anhand der ansteigenden Geraden 21 in 2 im rechten Diagramm dargestellt. Dies liegt daran, dass im Vergleich zu Eisen- oder Stahlwerkstoffen, wie beispielsweise Grauguß, der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium oder anderen Leichtmetallwerkstoffen ungefähr um den Faktor 2 größer ist. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminium liegt im Bereich von ca. 24·10^-6K^-1, während typische Eisen- oder Stahlwerkstoffe bei Umgebungstemperatur Wärmeausdehnungskoeffizienten im Bereich zwischen ca. 10 und 12·10-⁶K^-1 haben. Der Innendurchmesser des Stahl-Nullrings 20 erfährt also eine geringere Wärmeausdehnung als der Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19, wenn sich die Temperatur beispielsweise von der Referenztemperatur T_R auf eine höhere Umgebungstemperatur T_U ändert. In der Regel liegt die Umgebungstemperatur, bei der das Honverfahren durchgeführt wird, über der Referenztemperatur. In unklimatisierten Fabrikhallen kann es auch große jahreszeitbedingte Temperaturschwankungen geben. Im Sommer bei spielsweise kann die Umgebungstemperatur, d. h. die Temperatur, die im Raum vorherrscht, in dem gehont wird, leicht auf ca. 30°C oder höher ansteigen. Im Winter kann z. B. nach dem Wochenende die Temperatur auch unter der Referenztemperatur liegen. Unter diesen Bedingungen dehnt sich bzw, zieht sich der Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19 mehr aus bzw. mehr zusammen als der Innendurchmesser des dazugehörigen Nullringes, wenn dieser, wie herkömmlich üblich, aus Stahl besteht. Die Meßeinrichtung würde in diesem Fall auf einen zu kleinen Durchmesser kalibriert. Um die Genauigkeit der Kalibrierung zu verbessern, ist die Referenzeinrichtung 11 bzw. der Nullring, aus dem gleichen Material wie das Werkstück. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei der Bearbeitung eines Aluminium-Motorblocks ein Aluminium-Nullring 22 verwendet. In 3 ist dazu im linken Diagramm die Änderung des Innendurchmessers ϕ einer Aluminium-Werkstückbohrung 19 und eines Aluminium-Nullrings 22 als Funktion der Temperatur T dargestellt. Bei der Referenztemperatur T_R entspricht der Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19 dem Bezugs-Innendurchmesser des Aluminium-Nullrings 22. Wird die Temperatur auf die Umgebungstemperatur T_U erhöht, so ändert sich der Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19 im gleichen Maße wie der Innendurchmesser des Aluminium-Nullrings 22. Der Übersicht halber wurden die beiden Innendurchmesserverläufe parallel nebeneinander dargestellt, in Wirklichkeit liegen die beiden Geraden jedoch aufeinander. Wie in 3 im rechten Diagramm an Hand der horizontal verlaufenden Gerade 23 dargestellt, beträgt die Durchmesserdifferenz Δ ϕ zwischen dem Innendurchmesser der Aluminium-Werkstückbohrung 19 und des Aluminium-Nullrings 22 unabhängig von der Temperatur stets Null. Die Referenzeinrichtung 11 und das Werkstück 13 weisen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. Somit sind Kalibrierfehler aufgrund unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhaltens ausgeschlossen.
Eine weitere Möglichkeit, die Genauigkeit der Kalibrierung zu verbessern besteht darin, das Honwerkzeug 15 während des Kalibrierens rotierend anzutreiben. Damit bleiben die Luftmeßdüsen 18 zwar axial immer an der gleichen Stelle, in Umfangsrichtung werden sie aber über den gesamten Umfang des Nullrings bewegt. Auf diese Weise können Einflüsse des Ringverteilers (nicht dargestellt) über den ein Luftstrom den Luftmeßdüsen zugeleitet wird, auf das Meßergebnis beseitigt werden.
Die Erfindung ist nicht nur bei der Bearbeitung von Werkstücken vorteilhaft, deren Wärmeausdehnungskoeffizient deutlich höher als derjenige von Eisen- und Stahlwerkstoffen liegt, sondern auch bei Werkstücken aus Materialien, deren Wärmeausdehnungskoeffizient bei Umgebungstemperatur deutlich niedriger liegt, z. B. im Bereich unterhalb von 8 bis 10·10^-6K^-1.

Claims

Verfahren zur Honbearbeitung von Bohrungen (14) in Werkstücken (13), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Feinbearbeiten einer Innenfläche der Bohrung (14) bei Umgebungstemperatur mittels eines Honwerkzeuges (15), das mindestens eine Messeinrichtung (17) aufweist; – Messen des Abstandes zwischen der Innenfläche der Bohrung (14) und der Messeinrichtung (17); – Nachjustieren der Messeinrichtung (17) in vorgebbaren Zeitabständen durch Einfahren der Messeinrichtung (17) in eine Referenzeinrichtung (11); – Ändern des Innendurchmessers der Referenzeinrichtung (11) relativ zu einem bei einer Referenztemperatur vorliegenden Bezugs-Innendurchmesser um ein Änderungsmaß, das proportional zum Produkt aus der Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und der Referenztemperatur und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstückmaterials ist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werkstückmaterials bei Umgebungstemperatur kleiner als 10·10^-6 K^- ¹ oder größer als 12·10^-6 K^-1 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus einem Material besteht, das den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie das Werkstückmaterial.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus dem gleichen Material besteht wie das Werkstück (13).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Leichtmetallwerkstoff um Aluminium oder eine Aluminiumlegierung oder um Magnesium oder eine Magnesiumlegierung handelt.
Honvorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen (14) in Werkstücken (13), die eine Referenzeinrichtung (11) zum Nachjustieren einer Messeinrichtung (17) der Honvorrichtung aufweist, wobei der Innendurchmesser der Referenzeinrichtung (11) relativ zu einem bei einer Referenztemperatur vorliegenden Bezugs-Innendurchesser um ein Änderungsmaß änderbar ist, das proportional zum Produkt aus der Temperaturdifferenz zwischen Umgebungstemperatur und der Referenztemperatur und dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Werkstückmaterials ist, wobei der Wärmeausdehnungskoeffizient des Werkstückmaterials bei Umgebungstemperatur kleiner als 10·10^-6 K^-1 oder größer als 12·10^-6 K^-1 ist.
Honvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus einem Material besteht, das den gleichen Wärmeausdehnungskoeftizienten aufweist wie das Werkstückmaterial.
Honvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus dem gleichen Material besteht wie das Werkstück (13).
Honvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht.
Honvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Leichtmetallwerkstoff um Aluminium oder eine Aluminiumlegierung oder um Magnesium oder eine Magnesiumlegierung handelt.
Honvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) ein Nullring ist.
Honvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) mindestens im Bereich einer für die Messung vorgesehenen Innenfläche eine Oberflächenbeschichtung aufweist und/oder gehärtet ist.
Honvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbeschichtung verschleissbeständig ist.
Referenzeinrichtung zum Nachjustieren einer Messeinrichtung einer Honvorrichtung bei der Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungs koeffizienten besteht, der bei Umgebungstemperatur kleiner als 10·10^-6 K^-1 oder größer als 12·10^-6K^-1
Referenzeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) aus einem Leichtmetallwerkstoff besteht.
Referenzeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Leichtmetallwerkstoff um Aluminium oder eine Aluminiumlegierung oder um Magnesium oder eine Magnesiumlegierung handelt.
Referenzeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) ein Nullring ist.
Referenzeinrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzeinrichtung (11) mindestens im Bereich einer für die Messung vorgesehenen Innenfläche eine Oberflächenbeschichtung aufweist und/oder gehärtet ist.