DE102005042639A1

DE102005042639A1 - Fine machining device for workpiece has clamping force creating device with traction anchor passing through workpiece

Info

Publication number: DE102005042639A1
Application number: DE200510042639
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Beitat; Hayri Aydin
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: AS TECH INDUSTRIE- UND SPANNHYDRAULIK GMBH, DE
Priority date: 2005-09-07
Filing date: 2005-09-07
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: DE102005042639B4

Abstract

The fine-machining device (1) machines a workpiece (5) such as a crankcase. A pre-stressed tool (8) simulates the clamped state of the workpiece. The clamping force is created by a hydraulic device (6), which has at least one traction anchor (7) passing through the workpiece on the side facing away from the tool, and able to be subjected to axial traction force applied by a hydraulic device (11) integrated into the tool. The process of fine machining using this device is also described.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Feinbearbeiten eines Werkstückes, insbesondere eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem das Werkstück einen Einbauzustand des Werkstückes simulierend mechanisch vorspannenden Werkzeug und mit einer hydraulischen Spannkrafterzeugungseinrichtung. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Feinbearbeiten eines Werkstückes, insbesondere eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit Hilfe einer vorgenannten Vorrichtung.The The invention relates to a device for fine machining a workpiece, in particular a cylinder crankcase an internal combustion engine for a motor vehicle, with a workpiece, the installation state of the workpiece simulating mechanically biasing tool and with a hydraulic Clamping force generating means. In addition, the invention relates a method for fine machining a workpiece, in particular a cylinder crankcase a Internal combustion engine for a motor vehicle, with the aid of an aforementioned device.

Eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art sind aus DE 102 37 233 A1 als Spanneinrichtung einer Feinbearbeitungsvorrichtung und Verfahren zum verformungsan- gepassten Feinbearbeiten eines Werkstückes unter Einsatz der Spanneinrichtung bekannt. Dabei soll die Spanneinrichtung zur Erzeugung einer definierten elastischen Verformung mindestens eines feinzubearbeitenden Werkstückes dienen, wobei die Spanneinrichtung ein permanent variierbares Spannkrafterzeugungssystem zur flexiblen Spannkraftwerteinstellung aufweist. In einer ersten Ausführungsform sind auf eine Anpressplatte wirkende Hydraulikzylinder vorgesehen, wobei das Werkstück zwischen Anpressplatte und einer Auflageplatte zusammengedrückt wird; nach einer zweiten Ausführungsform wird das Werkstück mittels in das Werkstück eingeschraubten Gewindeelementen einer Zugbelastung unterworfen. Das Verfahren sieht vor, dass eine bei Inbetriebnahme des Werkstückes zu erwartende reale Verformung ermittelt und/oder berechnet wird unter Bereitstellung von Werkstückvertormungsdaten, die herangezogen werden zur Erzielung einer entsprechenden elastischen Vorverformung des Werkstückes mittels der Spanneinrichtung, und dass das vorverformte Werkstück mittels eines Feinbearbeitungswerkzeuges verformungsangepasst feinbearbeitet wird.An apparatus and a method of the type mentioned are out DE 102 37 233 A1 as a clamping device of a fine machining device and method for deformation-adapted fine machining of a workpiece using the clamping device known. In this case, the clamping device is intended to produce a defined elastic deformation of at least one feinzubearbeitenden workpiece, wherein the clamping device has a permanently variable clamping force generating system for flexible clamping force value setting. In a first embodiment, hydraulic cylinders acting on a pressure plate are provided, the workpiece being compressed between the pressure plate and a support plate; According to a second embodiment, the workpiece is subjected to tensile stress by means of threaded elements screwed into the workpiece. The method provides that a real deformation to be expected when the workpiece is put into operation is determined and / or calculated by providing workpiece deformation data that is used to achieve a corresponding elastic pre-deformation of the workpiece by means of the clamping device, and that the pre-formed workpiece is deformation-adapted by means of a finishing tool is finished.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein Vorspannen des Werkstückes mit einer erhöhten Genauigkeit ermöglicht. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem das Werkstück mit erhöhter Genauigkeit vorspannbar und feinbearbeitbar ist.outgoing The invention is based on the object of the prior art to provide a device of the type mentioned, the one Preloading the workpiece with an elevated Accuracy allows. About that In addition, the invention has the object, a method of specify the type mentioned above, with which the workpiece with increased accuracy can be prestressed and finished.

Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art, bei der die Spannkrafterzeugungseinrichtung zumindest einen das Werkstück durchgreifenden, an einem auf einer dem Werkzeug abgewandten Seite des Werkstückes anordnenbaren Gegenhalter befestigbaren und mittels einer in das Werkzeug integrierten Hydraulikeinrichtung mit einer axialen Zugkraft beaufschlagbaren Zuganker aufweist. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The the first task is solved with a device of the type described above, in which the Clamping force generating device at least one cross-cutting the workpiece, can be arranged on a side of the workpiece facing away from the tool Fastening counter-holder and by means of an integrated into the tool Hydraulic device acted upon by an axial tensile force Tie rod has. The dependent claims relate to particularly expedient developments of Invention.

Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung mit einem Werkzeug und einer Spannkrafterzeugungsvorrichtung vorgesehen, wobei letztere aufgrund der in das Werkzeug integrierten Hydraulikeinrichtung und des Zugankers zumindest im wesentlichen innerhalb des Werkzeuges angeordnet und somit auch Bestandteil des Werkzeuges ist. Durch die dem Zuganker unmittelbar zugeordnete Hydraulikeinrichtung kann die auf den Zuganker wirkende Zugkraft und damit auch die Vorspannung des Werkstückes sehr präzise eingestellt werden. Die Hydraulikeinrichtung wirkt unmittelbar auf den Zuganker und damit auf das Werkstück. Die Spannkraft weist keine Streuung auf, die Wiederholgenauigkeit ist sehr hoch. Außerdem besitzt die Vorrichtung einen sehr kompakten Aufbau und kann beispielsweise auch an dem Werkstück verbleiben, wenn dieses in einem Fertigungsablauf von einer Bearbeitungsstation zu einer nächsten Bearbeitungsstation transportiert wird. Man hatte früher schon daran gedacht, auf das Werkstück mit Hilfe von in den Gegenhalter eingeschraubten Dehnschrauben eine mechanische Vorspannung aufzubringen. Ausgesprochen nachteilig und kostenintensiv ist es aber, dass diese Dehnschrauben nach einmaliger Verwendung aufgrund von bei einem Anziehen der Dehnschrauben auf diese ausgeübten, sich überlagernden Torsions- und Zugkräften und zu einer Längenänderung führender plastischer Deformation nicht mehr zu gebrauchen sind und ersetzt werden müssen; zudem führt das Reibmoment im Gewinde der Dehnschrauben zu unpräzisen Anzugsergebnissen, und es mangelt an Wiederholgenauigkeit; für eine Serienfertigung, insbesondere eine Großserienfertigung wie sie zum Beispiel in der Automobilindustrie regelmäßig gegeben ist, weist die Verwendung von Dehnschrauben somit gravierende Nachteile auf. Sehr günstig ist es, dass demgegenüber der oder die erfindungsgemäßen Zuganker einer reinen Zugbeanspruchung in axialer Richtung, das heißt in einer Richtung parallel zu der Zugankerlängsmittelachse, vorzugsweise in Richtung der Zugankerlängsmittelachse selbst, unterliegen. Die Vorrichtung weist dadurch eine hohe Belastbarkeit und vor allem eine sehr gute Dauerhaltbarkeit auf. Die erfindungsgemäßen Zuganker, die regelmäßig aus hochwertigen Werkstoffen gefertigt werden und deren Gewinde bevorzugt schlussgerollt sind, weisen eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer auf. Besonders vor teilhaft ist die Vorrichtung aufgrund der erforderlichen hohen Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstückes und dessen komplexer Geometrie eine Vorrichtung zum Feinbearbeiten, insbesondere zum Honen, eines Zylinderkurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug; vorzugsweise kann der Gegenhalter dann von einer Lagerbrücke der Brennkraftmaschine gebildet werden. Vorzugsweise sind mehrere Zuganker vorgesehen, die vorzugsweise jeweils mittels einer eigenen, in das Werkzeug integrierten Hydraulikeinrichtung mit einer axialen Zugkraft beaufschlagbar sind. Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl zum Honen als auch zum Feinspindeln als auch zum Beschichten, zum Beispiel Plasmabeschichten, des Werkstückes verwendet werden. Das Werkzeug der Vorrichtung weist vorzugsweise Durchgangsöffnungen auf, durch welche ein Feinbearbeitungswerkzeug die zu bearbeitenden Oberflächen des Werkstückes, beispielsweise Zylinderbohrungen, erreichen kann. Ist eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Beschichten vorgesehen, so können vorzugsweise Verschleißbuchsen an den Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, die nach Gebrauch bei einem Beschichtungsvorgang ausgetauscht werden können. Man könnte sich vorstellen, dass in einer Inselfertigung das Werkzeug auf das Werkstück aufgespannt wird und während sämtlicher Feinbearbeitungsvorgänge, welche an unterschiedlichen Maschinen durchgeführt werden, auf dem Werkstück verbleibt und mit dem Werkstück von Maschine zu Maschine transportiert wird. Jedoch ist es auch denkbar, in einer Serienfertigung eine Feinbearbeitungsmaschine mit zumindest einem Feinbearbeitungswerkzeug für zumindest eine Feinbearbeitung, zum Beispiel zum Honen oder zum Feinspindeln, des Werkstückes vorzusehen, und zwar unabhängig vom Werkstoff des Werkstückes. Es ist beispielsweise denkbar, das zu bearbeitende Werkstück in die Feinbearbeitungsmaschine einzuführen, die erfindungsgemäße Vorrichtung auf das Werkstück aufzusetzen, das Werkstück vorzuspannen und die Feinbearbeitung an dem Werkstück vorzunehmen, wobei dieses in der Feinbearbeitungsmaschine verbleibt; eine weitere Feinbearbeitung kann dann in einer anderen Feinbearbeitungsmaschine vorgenommen werden. Darüber hinaus ist es zudem vorstellbar, verschiedene Feinbearbeitungen des Werkstückes in einer einzigen Feinbearbeitungsmaschine vorzunehmen, ohne das Werkstück aus der Feinbearbeitungsmaschine entnehmen und in eine andere Feinbearbeitungsmaschine einführen zu müssen.According to the invention, therefore, a device with a tool and a clamping force generating device is provided, wherein the latter is at least substantially disposed within the tool and thus also part of the tool due to the hydraulic device integrated in the tool and the tie rod. By the tie rod directly associated with the hydraulic device acting on the tie rod tensile force and thus the bias of the workpiece can be adjusted very precisely. The hydraulic device acts directly on the tie rod and thus on the workpiece. The clamping force has no scattering, the repeatability is very high. In addition, the device has a very compact structure and can for example also remain on the workpiece when it is transported in a manufacturing process from one processing station to a next processing station. It had previously been thought to apply a mechanical preload on the workpiece with the help of screwed into the counter-holder expansion screws. Extremely disadvantageous and costly, however, is that these expansion screws are no longer useful and must be replaced after a single use due to exerted on tightening the expansion screws on these, overlapping torsional and tensile forces and a change in length of leading plastic deformation; In addition, the friction torque in the thread of the expansion screws leads to imprecise performance results, and it lacks repeatability; For mass production, especially a large-scale production as it is regularly given for example in the automotive industry, the use of expansion bolts thus has serious disadvantages. In contrast, it is very favorable that, in contrast, the tie rod (s) according to the invention are subject to a pure tensile stress in the axial direction, that is to say in a direction parallel to the longitudinal axis of the tie rod, preferably in the direction of the tie rod longitudinal axis itself. The device has thereby a high load capacity and above all a very good durability. The tie rods according to the invention, which are regularly made of high-quality materials and whose threads are preferably finished rolled, have a virtually unlimited lifetime. Especially before geous the device is due to the required high machining accuracy of the workpiece and its complex geometry Device for fine machining, in particular for honing, a cylinder crankcase of an internal combustion engine for a motor vehicle; Preferably, the counter-holder can then be formed by a bearing bridge of the internal combustion engine. Preferably, a plurality of tie rods are provided, which are preferably each acted upon by an own, integrated in the tool hydraulic device with an axial tensile force. Advantageously, the device according to the invention can be used both for honing and for fine spindle spinning as well as for coating, for example plasma coatings, of the workpiece. The tool of the device preferably has passage openings through which a fine machining tool can reach the surfaces of the workpiece to be machined, for example cylinder bores. If a use of the device according to the invention for coating is provided, preferably wear bushes can be provided at the through openings, which can be exchanged after use in a coating process. It could be imagined that in an island production the tool is clamped on the workpiece and remains on the workpiece during all finishing operations, which are performed on different machines, and is transported with the workpiece from machine to machine. However, it is also conceivable to provide in a series production a finishing machine with at least one finishing tool for at least one finishing, for example for honing or fine spindle, the workpiece, regardless of the material of the workpiece. It is conceivable, for example, to introduce the workpiece to be machined into the fine-machining machine, to place the device according to the invention on the workpiece, to pretension the workpiece and to perform the fine-machining on the workpiece, this remaining in the finishing machine; another finish can then be made in another finishing machine. In addition, it is also conceivable to make various finishes of the workpiece in a single finishing machine without having to remove the workpiece from the finishing machine and to introduce it into another finishing machine.

Besonders vorteilhaft für eine möglichst exakte Simulation des Einbauzustandes des Werkstückes ist es, wenn das Werkzeug als Spannplatte ausgebildet ist.Especially advantageous for one possible exact simulation of the installation state of the workpiece is when the tool is designed as a clamping plate.

Eine einfache und zudem lösbare Befestigung des Zugankers an dem Gegenhalter wird vorteilhaft dadurch ermöglicht, dass zumindest einer der Zuganker zu seiner Befestigung an dem Gegenhalter ein in den Gegenhalter einschraubbares Gewindeende aufweist.A simple and solvable Attachment of the tie rod to the anvil is advantageous thereby allows that at least one of the tie rods to its attachment to the anvil a Having screwed into the counter-holder threaded end.

Für eine zuverlässige Übertragung auch sehr hoher Kräfte ist es von besonderem Vorteil, wenn zumindest einer der Zuganker in einem dem Gegenhalter abgewandten Endbereich einen radial vorspringenden Absatz aufweist. Über den Absatz kann der Zuganker vorteilhaft mit der axialen Zugkraft beaufschlagt werden, der Zuganker kann zwischen seiner Befestigung an dem Gegenhalter und dem Absatz gelängt werden. Der Absatz kann insbesondere einen Kopf des Zugankers bilden; er ist vorzugsweise auf den Zuganker aufgeschraubt, kann grundsätzlich aber auch ein einziges Bauteil bildend einstückig mit dem Zuganker verbunden sein.For a reliable transmission also very high powers it is of particular advantage if at least one of the tie rods in a region remote from the anvil end portion a radially projecting Paragraph. about the heel of the tie rod can be advantageously applied to the axial tensile force be, the tie rod can be between its attachment to the anvil and the paragraph lengthened become. The paragraph may in particular form a head of the tie rod; it is preferably screwed onto the tie rod, but in principle can also integrally forming a single component connected to the tie rod be.

Die Hydraulikeinrichtung kann vorteilhaft sehr wartungsarm ausgebildet sein und der Zuganker kann mit sehr hohen und präzise einstellbaren Zugkräften beaufschlagt werden, wenn der Absatz mittels eines in dem Werkzeug koaxial zu dem Zuganker angeordneten und relativ zu dem Zuganker verschiebbaren Kolbens der Hydraulikeinrichtung in einer Spannrichtung des Kolbens druckbeaufschlagbar ist.The Hydraulic device can advantageously be designed very low maintenance be and the tie rod can be subjected to very high and precisely adjustable tensile forces when the heel is coaxial with one in the tool arranged the tie rod and displaceable relative to the tie rod Piston of the hydraulic device in a clamping direction of the piston is pressurizable.

Man könnte sich vorstellen, dass der Kolben der Hydraulikeinrichtung oder die Kolben der Hydraulikeinrichtungen nach Beendigung der Zugkraftbeaufschlagung der Zuganker von Hand in ihrer Ausgangsstellung zurückgeschoben werden oder aufgrund von Schwerkrafteinwirkung in die Ausgangsstellung zurückfallen. Zum Erzielen kurzer Taktzeiten beim Feinbearbeiten des Werkstückes ist es hingegen von Vorteil, wenn ein eine Rückholkraft entgegen der Spannrichtung auf den Kolben aufbringendes Rückholelement zur Rückverschiebung des Kolbens vorgesehen ist. Im Falle von mehreren Zugankern, Hydraulikeinrichtungen und Kolben wirkt das Rückholelement vorzugsweise auf alle Kolben.you could imagine that the piston of the hydraulic device or the Piston of the hydraulic equipment after completion of Zugkraftbeaufschlagung the tie rod pushed back by hand in its initial position or due to the effect of gravity on the starting position fall behind. To achieve short cycle times during fine machining of the workpiece However, it is advantageous if a return force against the clamping direction on the piston applying return element to the backward shift of the piston is provided. In case of multiple tie rods, hydraulic equipment and piston, the return element preferably acts on all pistons.

Vorteilhaft sehr kostengünstig und wartungsminimierend ist es, wenn das Rückholelement eine Rückholfeder, insbesondere eine Schraubenfeder, bevorzugt eine Schraubendruckfeder, aufweist.Advantageous very inexpensive and minimizing maintenance, when the return element is a return spring, in particular a helical spring, preferably a helical compression spring, having.

Insbesondere bei einem Vorsehen von mehreren Zugankern und einer dementsprechenden Mehrzahl an Hydraulikeinrichtungen ist es für einen einfachen Aufbau der erfindungsgemä ßen Vorrichtung von besonderem Vorteil, wenn das Rückholelement eine an dem Kolben anliegende Deckplatte des Werkzeuges aufweist.Especially in a provision of a plurality of tie rods and a corresponding plurality On hydraulic equipment, it is for a simple construction of according to the invention Shen device particularly advantageous if the return element on the piston having fitting cover plate of the tool.

Für eine sehr präzise Einstellung der Vorspannung des Werkstückes ist es vorteilhaft, wenn das Werkzeug einen Druckaufnehmer zur Erfassung eines Flüssigkeitsdruckes einer Hydraulikflüssigkeit in der Hydraulikeinrichtung aufweist.For a very precise Adjusting the preload of the workpiece, it is advantageous if the Tool a pressure transducer for detecting a fluid pressure a hydraulic fluid in having the hydraulic device.

Beispielsweise bei kleinen feinzubearbeitenden Werkstücken ist es denkbar, dass ein einziger Zuganker in dem erfindungsgemäßen Werkzeug hinreichend ist für das zielgenaue Aufbringen einer gegebenenfalls auch hohen Vorspannung auf das Werkstück. Jedoch kann das Bearbeitungsergebnis weiter verbessert werden, wenn zumindest zwei über das Werkzeug verteilt angeordnete, mittels jeweils einer in das Werkzeug integrierten Hydraulikeinrichtung mit einer axialen Zugkraft beaufschlagbaren Zuganker vorgesehen sind und wenn die Hydraulikeinrichtungen mittels einer in dem Werkzeug angeordneten Kanaleinrichtung miteinander verbunden sind. Das Werkzeug könnte zudem eine Druckerzeugungseinrichtung für Hydraulikflüssigkeit in der Kanaleinrichtung aufweisen. Vorzugsweise weist die Kanaleinrichtung aber einen Anschluss für eine externe Druckbeaufschlagung auf. Es kann auch mehr als eine Kanaleinrichtung vorgesehen werden, wodurch gegebenenfalls eine zeitlich präzisere Verspannung des Werkstückes erreichbar ist.For example For small workpieces to be machined, it is conceivable that a single tie rod is sufficient in the tool according to the invention for the accurate application of an optionally high bias on the workpiece. However, the processing result can be further improved if at least two about that Tool arranged distributed, by means of one in the tool integrated hydraulic device with an axial tensile load acted tie rods are provided and when the hydraulic means by means of a arranged in the tool channel device are interconnected. The tool could also a pressure generating device for hydraulic fluid in the channel device. Preferably, the channel means but a connection for an external pressurization. It can also do more than one Channel device can be provided, whereby optionally a timely more precise Clamping the workpiece is reachable.

Um die Kanaleinrichtung im Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht fortwährend mit externem Druck für die Hydraulikflüssigkeit beaufschlagen zu müssen, ist es von Vorteil, wenn die Kanaleinrichtung ein Absperrventil zum Kammern des Flüssigkeitsdruckes der Hydraulikflüssigkeit in der Kanaleinrichtung und den Hydraulikeinrichtungen aufweist. Das Absperrventil kann in einfacher Weise zum Beispiel eine Absperrschraube sein.Around the channel device during operation of the device according to the invention not continually with external pressure for the hydraulic fluid having to deal with it is advantageous if the duct means a shut-off valve for chambering the fluid pressure the hydraulic fluid in the channel device and the hydraulic devices. The Shut-off valve can easily, for example, a shut-off screw be.

Auf sehr einfache Weise können die Kolben zumindest zweier der Hydraulikeinrichtungen eine von der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbare Kolbenfläche, insbesondere Kolbenringfläche, unterschiedlicher Größe aufweisen, so dass bei gleichem Druck der Hydraulikflüssigkeit in den verschiedenen Hydraulikeinrichtungen unterschiedliche Zugkräfte auf den jeweiligen Zuganker aufgebracht werden können.On very simple way the pistons of at least two of the hydraulic devices one of the hydraulic fluid actable piston surface, in particular piston ring surface, have different sizes, so that at the same pressure of the hydraulic fluid in the various hydraulic devices different tensile forces the respective tie rods can be applied.

Ist das Werkstück ein Zylinderkurbelgehäuse, so könnte man sich grundsätzlich vorstellen, dass zur vollständigen Simulation des späteren Betriebsbelastungszustandes des Werkstü ckes zwischen Werkzeug und Werkstück eine Zylinderkopfdichtung eingefügt ist; auch ist es denkbar, die dem Werkstück zugewandte Unterseite des Werkzeuges mit einer Kontur zu versehen, die der Kontur der Zylinderkopfdichtung entspricht. Vorteilhaft ist jedoch zwischen Werkzeug und Werkstück eine Konturplatte angeordnet. Die Konturplatte, deren Kontur derjenigen der Zylinderkopfdichtung entspricht, kann vorteilhaft als Verschleißplatte ausgebildet sein und somit die Fertigungskosten senken. Vorzugsweise ist die Konturplatte mittels Schrauben an das Werkzeug angeschraubt.is the workpiece a cylinder crankcase, so could you basically imagine that to the full Simulation of the later Operating load condition of the workpiece between tool and workpiece a cylinder head gasket inserted is; Also, it is conceivable, the workpiece facing the bottom of the Tool to provide a contour, the contour of the cylinder head gasket equivalent. However, it is advantageous between the tool and a workpiece Contour plate arranged. The contour plate, whose contour is that one the cylinder head gasket corresponds, can be advantageous as a wear plate be formed and thus reduce the manufacturing costs. Preferably the contour plate is screwed to the tool by means of screws.

Die oben zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das Werkstück auf den Gegenhalter und das Werkzeug auf das Werkstück aufgesetzt werden, ein Endbereich des zumindest einen Zugankers durch das Werkzeug hindurchgeführt und mit dem Gegenhalter verbunden wird, die dem Zuganker zugeordnete Hydraulikeinrichtung druckbeaufschlagt und der Zuganker von der Hydraulikeinrichtung mit einer axialen Zugkraft das Werkstück zwischen Werkzeug und Grundhalter mechanisch vorspannend beaufschlagt wird und eine Feinbearbeitung des Werkstückes vorgenommen wird. Die weiteren Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.The The above second object is achieved by a method of aforementioned type in which the workpiece on the anvil and the tool on the workpiece be placed on, an end portion of the at least one tie rod passed through the tool and connected to the anvil associated with the tie rod Hydraulic device pressurized and the tie rod of the Hydraulic device with an axial tensile force between the workpiece Tool and base holder mechanically biased is applied and a finishing of the workpiece is made. The further subclaims concern particularly expedient further education the invention.

Von besonderem Vorteil ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass der oder die Zuganker mit dem Gegenhalter verbunden, und zwar insbesondere mit ihm verschraubt, ist beziehungsweise sind. Die Gefahr einer von dem Zuganker ausgehenden Werkstückbeschädigung ist damit nahezu ausgeschlossen. Das Verfahren weist eine sehr hohe Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit auf. Der Verschleiß an der Vorrichtung ist sehr gering, wodurch das Verfahren eine hohe Ausfallsicherheit und vergleichsweise geringe Kostenintensität aufweist. Der Handhabungsaufwand während des Verfahrens ist vorteilhaft gering, und die Prozesskosten werden mit der Erfindung wesentlich reduziert. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Honen eines Zylinderkurbelgehäuses, und zwar sowohl einer Lagergasse für eine Kurbelwelle als auch von Zylinderbohrungen. Das Werkzeug kann, insbesondere bei einer Feinbearbeitung eines Werkstückes aus Aluminium oder Grauguss, während des Verfahrensablaufes auf dem Werkstück verbleiben.From It is particularly advantageous in the inventive method that the or the tie rods connected to the anvil, in particular screwed with him is or is. The danger of a Starting from the tie rod workpiece damage is thus almost impossible. The process has a very high process reliability and repeatability on. The wear on the device is very low, which makes the process a high Resilience and comparatively low cost intensity. Of the Handling effort during The process is advantageously low, and the process costs are with the invention significantly reduced. The inventive method is particularly suitable for honing a cylinder crankcase, and Although both a warehouse lane for a crankshaft as well as cylinder bores. The tool can, especially during a fine machining of a workpiece Aluminum or cast iron while the process flow remain on the workpiece.

Insbesondere bei einer Feinbearbeitung eines Werkstückes aus Grauguss ist es für eine hohe Verfahrensgüte vorteilhaft, wenn die zumindest eine Hydraulikeinrichtung mehrfach, vorzugsweise fünfmal, im Wechsel eine plastische Verformung des Werkstückes bewirkend druckbeaufschlagt und druckentlastet wird und wenn das Werkzeug vor der Feinbearbeitung des Werkstückes von dem Werkstück abgenommen wird. Damit kann zudem eine weitere Verkürzung der Taktzeit erreicht werden. Das Werkzeug dient hierbei dazu, das Werkstück an den zutreffenden, dem späteren Einsatzfall entsprechenden Stellen zu verformen.Especially In a fine machining of a workpiece made of gray cast iron, it is advantageous for a high process quality, if the at least one hydraulic device several times, preferably five times, alternately causing a plastic deformation of the workpiece pressurizing and depressurized and when the tool is before the finishing of the workpiece from the workpiece is removed. This can also be a further reduction of the Cycle time can be achieved. The tool serves to move the workpiece to the correct, later Use case appropriate to deform.

Aufgrund seiner hohen Bearbeitungspräzision ist das erfindungsgemäße Verfahren von besonderem Vorteil, wenn das Werkstück feingespindelt und/oder gehont wird.by virtue of its high machining precision is the inventive method Of particular advantage, when the workpiece fining spindle and / or is honed.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon schematisiert in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt inThe invention allows numerous embodiments. To further clarify its reason Principle is one of them schematically shown in the drawing and will be described below. The drawing shows in

1 einen Ausschnitt einer Vorrichtung zum Feinbearbeiten eines Werkstückes, 1 a detail of a device for finishing a workpiece,

2 einen Ausschnitt des Werkstückes und der Vorrichtung nach 1, 2 a section of the workpiece and the device according to 1 .

3 eine Draufsicht der Vorrichtung nach 1, 3 a plan view of the device according to 1 .

4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 1 und 4 a side view of the device according to 1 and

5 ein Detail der Vorrichtung nach 1 mit einem Rückholelement. 5 a detail of the device after 1 with a return element.

Sich jeweils entsprechende Elemente sind in allen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. 1, 2 zeigen einen Ausschnitt einer als Honbrille 2 ausgebildeten Vorrichtung 1 zum Feinbearbeiten, insbesondere zum Honen und/oder Feinspindeln, eines als Zylinderkurbelgehäuse 3 einer Brennkraftmaschine 4 für ein Kraftfahrzeug ausgebildeten Werkstückes 5. Die Vorrichtung 1 weist ein als Spannplatte ausgebildetes Werkzeug 8 zum mechanischen Vorspannen des Werkstückes 5 auf, so dass ein Einbauzustand des Werkstückes 5 in der Brennkraftmaschine 4 in deren betriebsfähigem Zustand simuliert wird. Zwischen Werkzeug 8 und Werkstück 5 ist eine als Verschleißplatte ausgebildete Konturplatte 31 angeordnet, die eine einer Zylinderkopfdichtung entsprechende Kontur aufweist.Corresponding elements are provided in all figures with the same reference numerals. 1 . 2 show a section of one as a reading glasses 2 trained device 1 for fine machining, in particular for honing and / or fine spindling, as a cylinder crankcase 3 an internal combustion engine 4 formed for a motor vehicle workpiece 5 , The device 1 has a trained as a clamping plate tool 8th for mechanical preloading of the workpiece 5 on, allowing a fitted state of the workpiece 5 in the internal combustion engine 4 is simulated in their working state. Between tool 8th and workpiece 5 is formed as a wear plate contour plate 31 arranged, which has a contour corresponding to a cylinder head gasket.

Zur Erzeugung einer Vorspannkraft für das Vorspannen des Werkstückes 5 ist eine hydraulische Spannkrafterzeugungseinrichtung 6 vorgesehen. Die Spannkrafterzeugungseinrichtung 6 weist einen das Werkstück 5 durchgreifenden Zuganker 7 auf, welcher Zuganker 7 an ei nem auf einer dem Werkzeug 8 abgewandten Seite des Werkstückes 5 angeordneten, als Lagerbrücke 9 der Brennkraftmaschine 4 ausgebildeten Gegenhalter 10 befestigt ist. Mittels einer in das Werkzeug 8 integrierten Hydraulikeinrichtung 11 der Spannkrafterzeugungseinrichtung 6 ist der Zuganker 7 mit einer axialen Zugkraft, das heißt mit einer Zugkraft in einer zu der Längsmittelachse 16 des Zugankers 7 parallelen Richtung, beaufschlagbar. Die Hydraulikeinrichtung 11 weist eine zentrische Durchgangsausnehmung auf, durch welche der Zuganker 7 hindurchgeführt ist.For generating a biasing force for biasing the workpiece 5 is a hydraulic tension generating device 6 intended. The tensioning force generating device 6 has a workpiece 5 powerful tie rods 7 on which tie rod 7 on one on one tool 8th opposite side of the workpiece 5 arranged as a bearing bridge 9 the internal combustion engine 4 trained counterpart 10 is attached. By means of a tool 8th integrated hydraulic device 11 the clamping force generating device 6 is the tie rod 7 with an axial tensile force, that is with a tensile force in one of the longitudinal central axis 16 of the tie rod 7 parallel direction, acted upon. The hydraulic device 11 has a central through-hole, through which the tie rod 7 passed through.

Zu seiner Befestigung an dem Gegenhalter 10 weist der Zuganker 7 ein in den Gegenhalter 10 einschraubbares Gewindeende 12 auf. 2 zeigt den eingeschraubten Zustand des Gewindeendes 12 in den Gegenhalter 10. In einem dem Gegenhalter 10 abgewandten Endbereich weist der Zuganker 7 einen radial vorspringenden Absatz 13 auf, der von einem auf ein zweites Gewindeende 14 des Zugankers 7 aufgeschraubten Kopf 15 gebildet wird.To its attachment to the anvil 10 points the tie rod 7 one in the backstop 10 screw-in threaded end 12 on. 2 shows the screwed state of the threaded end 12 in the counterholder 10 , In a the counterholder 10 remote end region, the tie rod 7 a radially projecting shoulder 13 on, from one to a second threaded end 14 of the tie rod 7 screwed head 15 is formed.

Der Absatz 13 ist mittels eines in dem Werkzeug 8 koaxial zu dem Zuganker 7 angeordneten und relativ zu dem Zuganker 7 verschiebbaren Kolbens 17 der Hydraulikeinrichtung 11 in einer durch einen Pfeil 18 symbolisierten Spannrichtung des Kolbens 17 druckbeaufschlagbar.Paragraph 13 is by means of one in the tool 8th coaxial with the tie rod 7 arranged and relative to the tie rod 7 sliding piston 17 the hydraulic device 11 in one by an arrow 18 symbolized clamping direction of the piston 17 be pressurized.

3, 4, von denen 4 eine Seitenansicht mit Teilschnitten und 3 eine Draufsicht zeigt, ist zu entnehmen, dass die Vorrichtung 1 zum Feinbearbeiten des Werkstückes insgesamt zwölf Zuganker 7 aufweist. Jeder dieser – nur auf Zug beanspruchten – Zuganker 7 hat eine ihm zugeordnete und auf ihn wirkende Hydraulikeinrichtung 11 zur Beaufschlagung des jeweiligen Zugankers 7 mit einer axialen Zugkraft. Die Zuganker 7, die mit Köpfen 15 versehen sind, und Hydraulikeinrichtungen 11 sind alle gleich aufgebaut und unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der wirksamen Kolbenfläche 19 (siehe 1), hier im Speziellen der wirksamen Kolbenringfläche, der Kolben 17, so dass die einzelnen Zuganker 7 mit voneinander abweichenden Zugkräften bei gleichem Flüssigkeitsdruck von Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikeinrichtungen 11 beaufschlagt werden können. Vorzugsweise weisen die in dem Werkzeug 8 weiter innen liegenden Kolben 17 eine kleinere wirksame Kolbenfläche auf als die weiter außen liegenden Kolben 17, so dass die Zuganker 7 in äußeren Bereichen des Werkzeuges 8 eine höhere Spannkraft auf das Werkstück aufbringen als die Zuganker 7 in weiter innen liegenden Bereichen. 3 . 4 , of which 4 a side view with sections and 3 shows a plan view, it can be seen that the device 1 for fine machining of the workpiece a total of twelve tie rods 7 having. Each of these - only claimed on train - tie rods 7 has an associated with him and acting on him hydraulic device 11 for loading the respective tie rod 7 with an axial tensile force. The tie rods 7 with heads 15 are provided, and hydraulic devices 11 are all the same structure and differ only in terms of the effective piston area 19 (please refer 1 ), in particular the effective piston ring surface, the piston 17 so that the individual tie rods 7 with different tensile forces at the same fluid pressure of hydraulic fluid in the hydraulic devices 11 can be applied. Preferably, those in the tool 8th further inside piston 17 a smaller effective piston area than the more outer piston 17 so that the tie rods 7 in outer areas of the tool 8th Apply a higher clamping force to the workpiece than the tie rods 7 in more interior areas.

Die Hydraulikeinrichtungen 11 der Zuganker 7 sind mittels einer in dem Werkzeug 8 angeordneten Kanaleinrichtung 20 miteinander verbunden, wodurch an allen Hydraulikeinrichtungen 11 ein gleicher Hydraulikdruck wirkt. Durchgangsöffnungen 30 dienen einer Erreichbarkeit von zu bearbeitenden Oberflächen, hier Zylinderbohrungen, des Werkstückes durch ein Feinbearbeitungswerkzeug.The hydraulic equipment 11 the tie rod 7 are by means of one in the tool 8th arranged channel device 20 connected to each other, eliminating all hydraulic equipment 11 an equal hydraulic pressure acts. Through openings 30 serve a accessibility of surfaces to be machined, here cylinder bores, of the workpiece by a finishing tool.

Das Werkzeug 8 weist ferner einen an die Kanaleinrichtung 20 angeschlossenen Druckaufnehmer 21 zur Erfassung und Überwachung eines Flüssigkeitsdruckes der Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikeinrichtungen und der Kanaleinrichtung 20 auf. Weiterhin ist das Werkzeug 8 mit einem Hydraulikanschluss 22 versehen, über den eine Druckbefüllung der Kanaleinrichtung 20 und der Hydraulikeinrichtungen 11 mit der Hydraulikflüssigkeit sowie eine Druckbeaufschlagung der Hydraulikflüssigkeit, zum Beispiel mittels einer externen Pumpe, die auch eine Handpumpe sein kann, erfolgen kann. Die Hydraulikeinrichtungen 11 werden beispielsweise mit einem Flüssigkeitsdruck von 500–2500 bar, insbesondere von 1400–1700 bar, beaufschlagt. Die auf das Werkstück wirkenden Spannkräfte betragen zum Beispiel 50–100 kN, insbesondere 60–80 kN. Die Kanaleinrichtung 20 weist ein Absperrventil 23 zum Kammern des Flüssigkeitsdruckes der Hydraulikflüssigkeit in der Kanaleinrichtung 20 und den Hydraulikeinrichtungen 11 auf.The tool 8th also has one to the channel device 20 connected pressure transducer 21 for detecting and monitoring a fluid pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic devices and the channel device 20 on. Furthermore, the tool 8th with a hydraulic connection 22 provided, via which a pressure filling of the channel device 20 and the hydraulic equipment 11 with the hydraulic fluid and a pressurization of the hydraulic fluid, for example by means of an external pump, which may also be a hand pump, can take place. The hydraulic equipment 11 For example, a liquid pressure of 500-2500 bar, in particular from 1400-1700 bar, applied. The on the work piece acting clamping forces are for example 50-100 kN, in particular 60-80 kN. The channel device 20 has a shut-off valve 23 for chambering the fluid pressure of the hydraulic fluid in the passage means 20 and the hydraulic equipment 11 on.

1, 4 ist zu entnehmen, dass das Werkzeug 8 eine Deckplatte 24 aufweist, die an den Kolben 17 anliegt. Die Deckplatte 24 ist Bestandteil eines anhand von 5 näher beschriebenen Rückholelementes 25. Mittels des Rückholelementes 25 wird eine Rückholkraft entgegen der Spannrichtung auf die Kolben 17 zur Rückverschiebung der Kolbens 17 in ihre Ausgangsposition, in welcher die Zuganker 7 nicht mit einer axialen Zugkraft beaufschlagt sind, aufgebracht. Das Rückholelement 25 weist in unmittelbarer Nähe jeden Zugankers 7 eine als Schraubendruckfeder ausgebildete Rückholfeder 26 auf. Die Rückholfedern 26 stützen sich einerseits an Absätzen 27 des Werkzeuges 8 und andererseits an Schraubenköpfen 28 von in die Deckplatte eingeschraubten Rückholschrauben 29 (siehe auch 3) ab. Die Deckplatte 24 steht somit unter ständiger Zugkraft entgegen der Spannrichtung der Kolben 17. 1 . 4 it can be seen that the tool 8th a cover plate 24 which is attached to the piston 17 is applied. The cover plate 24 is part of a based on 5 closer described return element 25 , By means of the return element 25 is a return force against the clamping direction on the piston 17 for backward displacement of the piston 17 in their starting position, in which the tie rods 7 are not subjected to an axial tensile force, applied. The return element 25 points in the immediate vicinity of each tie rod 7 a trained as a helical compression spring return spring 26 on. The return springs 26 supported on the one hand on heels 27 of the tool 8th and on the other hand screw heads 28 from in the cover plate screwed in return screws 29 (see also 3 ). The cover plate 24 is thus under constant tension against the clamping direction of the piston 17 ,

11: Vorrichtungcontraption
22: HonbrilleHonbrille
33: Zylinderkurbelgehäusecylinder crankcase
44: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
55: Werkstückworkpiece
66: SpannkrafterzeugungseinrichtungClamping force generating device
77: Zugankertie rods
88th: WerkzeugTool
99: Lagerbrückebearing bridge
1010: Gegenhalterbackstop
1111: Hydraulikeinrichtunghydraulic device
1212: Gewindeendethreaded end
1313: Absatzparagraph
1414: Gewindeendethreaded end
1515: Kopfhead
1616: LängsmittelachseLongitudinal central axis
1717: Kolbenpiston
1818: Pfeilarrow
1919: Kolbenflächepiston area
2020: Kanaleinrichtungpassage means
2121: DruckaufnehmerPressure transducer
2222: Hydraulikanschlusshydraulic connection
2323: Absperrventilshut-off valve
2424: Deckplattecover plate
2525: Rückholelementreturn element
2626: Rückholfederreturn spring
2727: Absatzparagraph
2828: Schraubenkopfscrew head
2929: RückholschraubeRückholschraube
3030: DurchgangsöffnungThrough opening
3131: Konturplattecontour plate

Claims

Device for fine machining a workpiece, in particular a cylinder crankcase of an internal combustion engine for a motor vehicle, comprising a tool mechanically simulating the workpiece with an installed state of the workpiece and having a hydraulic clamping force generating device, characterized in that the clamping force generating device ( 6 ) at least one the workpiece ( 5 ), at one on one the tool ( 8th ) facing away from the workpiece ( 5 ) counterholds ( 10 ) and by means of a in the tool ( 8th ) integrated hydraulic device ( 11 ) with an axial tensile force acted upon tie rods ( 7 ) having.

Device according to claim 1, characterized in that the tool ( 8th ) is designed as a clamping plate.

Device according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that at least one of the tie rods ( 7 ) to its attachment to the anvil ( 10 ) in the counterholder ( 10 ) threaded end ( 12 ) having.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one of the tie rods ( 7 ) in a counterholder ( 10 ) facing away from a radially projecting shoulder ( 13 ) having.

Device according to claim 4, characterized in that the shoulder ( 13 ) by means of one in the tool ( 8th ) coaxial with the tie rod ( 7 ) and relative to the tie rod ( 7 ) displaceable piston ( 17 ) of the hydraulic device ( 11 ) in a clamping direction of the piston ( 17 ) is pressurizable.

Apparatus according to claim 5, characterized in that a return force against the clamping direction on the piston ( 17 ) applying return element ( 25 ) for the return displacement of the piston ( 17 ) is provided.

Device according to claim 6, characterized in that the return element ( 25 ) a return spring ( 26 ) having.

Device according to at least one of claims 6 and 7, characterized in that the return element ( 25 ) one on the piston ( 17 ) fitting cover plate ( 24 ) of the tool ( 8th ) having.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the tool ( 8th ) a pressure transducer ( 21 ) for detecting a fluid pressure of a hydraulic fluid in the hydraulic device ( 11 ) having.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least two via the tool ( 8th ) distributed by means of one in the tool ( 8th ) integrated hydraulic device ( 11 ) with an axial tensile force acted upon tie rods ( 7 ) are provided and that the hydraulic devices ( 11 ) by means of a tool ( 8th ) channel device ( 20 ) are interconnected.

Apparatus according to claim 10, characterized in that the channel device ( 20 ) a shut-off valve ( 23 ) for chambering the liquid pressure of the hydraulic fluid in the channel device ( 20 ) and the hydraulic devices ( 11 ) having.

Device according to at least one of claims 10 and 11, characterized in that the pistons ( 17 ) at least two of the hydraulic devices ( 11 ) acted upon by the hydraulic fluid piston surface ( 19 ) of different sizes.

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that between tool ( 8th ) and workpiece ( 5 ) a contour plate ( 31 ) is arranged.

Method for fine machining a workpiece, in particular a cylinder crankcase of an internal combustion engine for a motor vehicle, with the aid of a device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the workpiece ( 5 ) on the counter-holder ( 10 ) and the tool ( 8th ) on the workpiece ( 5 ), that an end region of the at least one tie rod ( 7 ) through the tool ( 8th ) and with the anvil ( 10 ), that the tie rod ( 7 ) associated hydraulic device ( 11 ) and the tie rod ( 7 ) from the hydraulic device ( 11 ) with an axial tensile force the workpiece ( 5 ) between tools ( 8th ) and basic holders ( 10 ) is subjected to mechanical biasing and that a fine machining of the workpiece ( 5 ) is made.

A method according to claim 14, characterized in that the at least one hydraulic device ( 11 ) repeatedly alternating a plastic deformation of the workpiece ( 5 ) is pressurized and depressurized and that the tool ( 8th ) before the fine machining of the workpiece ( 5 ) of the workpiece ( 5 ) is removed.

Method according to at least one of claims 14 and 15, characterized in that the workpiece ( 5 ) is finely spindled and / or honed.