DE102006017990A1

DE102006017990A1 - Treatment method for cylinder running surfaces in engine block production comprises applying lubricant to tool edge which contains molybdenum, tin, lithium, tungsten, sulfur or carbon or mixture of these

Info

Publication number: DE102006017990A1
Application number: DE200610017990
Authority: DE
Inventors: Uwe-Peter Dr.-Ing. Weigmann; Josef Dipl.-Min. Schmid
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-11

Abstract

The treatment method for cylinder running surfaces in engine block production comprises applying a lubricant to the tool edge which contains molybdenum, tin, lithium, tungsten, sulfur or carbon or a mixture of these : An independent claim is included for a machine for carrying out the process in which the tool has lubricant channels.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zur Bearbeitung einer Zylinderlauffläche bei der Herstellung von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen, ein bei der Durchführung des Verfahrens verwendbares Bearbeitungswerkzeug und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Bearbeitungsmaschine sowie ein insbesondere durch das Verfahren herstellbares Werkstück.The The invention relates to a method for processing an inner surface of a Drilling in a workpiece, in particular for processing a cylinder surface at the production of engine blocks for internal combustion engines, one in the implementation of the Method usable machining tool and one for performing the Method suitable processing machine and a particular workpiece producible by the method.

Die Zylinderlaufflächen in Motorblöcken von Brennkraftmaschinen sind im Betrieb der Brennkraftmaschine einer starken tribologischen Beanspruchung ausgesetzt. Daher kommt es bei der Herstellung von Motorblöcken drauf an, diese und andere tribologisch beanspruchbare Flächen, beispielsweise Gleitlager in Pleuelbohrungen, so zu bearbeiten, dass später bei allen Betriebsbedingungen eine ausreichende Schmierung durch ein Ölfilm gewährleistet ist und der Reibwiderstand von sich relativ zueinander bewegenden Teile möglichst gering gehalten wird. Die qualitätsbestimmende Endbearbeitung der tribologisch beanspruchbaren Flächen erfolgt in der Regel mit einem geeigneten Honverfahren, bei dem mindestens ein Honwerkzeug innerhalb der zur bearbeitenden Bohrung bewegt wird und durch mindestens ein an dem Honwerkzeug angebrachtes Bearbeitungselement eine mechanische Bearbeitung der Innenfläche der Bohrung erfolgt. Als Bearbeitungselemente des Honwerkzeuges sind Honsteine oder Honleisten vorgesehen, die eine spanabhebende Bearbeitung mit geometrisch unbestimmter Schneide ermöglichen. Beim Honen entsteht durch die gleichzeitige Drehbewegung und Hubbewegung des Honwerkzeuges ein für diese Bearbeitung typisches Kreuzschliffmuster an der zu bearbeitenden Innenfläche, welches für die Trag- und Schmiereigenschaften des bearbeitenden Werkstückes von Bedeutung ist. Außerdem wird durch das Honen in der Regel die Makroform der Bohrung an die angestrebte Sollform angenähert. Da bei der Honbearbeitung eine bestimmte Oberflächentopografie angestrebt wird, erfolgt die Charakterisierung der erzeugten Oberflächen in der Regel über Angabe bestimmter Rauheitswerte sowie über eine optische Bewertung mittels Mikroskopie.The Cylinder liners in engine blocks of internal combustion engines are in operation of the internal combustion engine one exposed to strong tribological stress. That's why it comes in the production of engine blocks on it, these and other tribologically stressable surfaces, such as plain bearings in connecting rod bores, so to work that later under all operating conditions adequate lubrication is ensured by an oil film and the frictional resistance is kept as low as possible by moving relative to each other parts. The quality-determining Finishing of the tribologically stressable surfaces takes place usually with a suitable honing process in which at least a honing tool is moved within the bore to be machined and by at least one attached to the honing tool processing element a mechanical machining of the inner surface of the bore takes place. When Machining elements of the honing tool are honing stones or honing stones provided that a machining with geometrically indeterminate Enable cutting edge. When honing arises by the simultaneous rotational movement and lifting movement of the honing tool one for This processing typical cross-cut pattern on the processed Inner surface, which for the carrying and lubricating properties of the machined workpiece of Meaning is. Furthermore By honing usually the macro-form of the bore to the approximated desired target shape. Since honing involves a specific surface topography, the characterization of the generated surfaces takes place in usually over Indication of certain roughness values as well as an optical evaluation by microscopy.

Zur Unterstützung des Honprozesses werden wasserhaltige Kühlschmierstoffe oder Honöle eingesetzt, um die bei der spanabhebenden Bearbeitung entstehenden Bearbeitungsrückstände abzutransportieren und um das Honwerkzeug sowie das bearbeitete Werkstück auf moderate Temperaturen zu kühlen, die in der Regel nicht wesentlich über 40 °C liegen (kalter Prozess).to support the honing process uses water-based cooling lubricants or honing oils, in order to remove the machining residues that are produced during the machining process and to the honing tool and the machined workpiece to moderate To cool temperatures, which are generally not significantly above 40 ° C (cold process).

In dem Artikel „Tribochemische und -physikalische Effekte bei Einsatz von Kühlschmierstoff-Additiven in der Zerspanung" von A. Walter, B. Haase und E. Brinksmeier im Tagungsband: „Reibung, Schmierung und Verschleiß – Forschung und praktische Anwendung" zur Tribologie-Fachtagung 2002 vom 23. bis 25. September 2002 in Göttingen, Hrsg.: Gesellschaft für Tribologie e.V., Band I, Seiten 37/1 bis 37/10 werden Auswirkungen von Kühlschmierstoff-Additiven auf die oberfflächennahen Eigenschaften von durch Fräsen und Schleifen bearbeiteten Werkstücken beschrieben. Es wird gezeigt, dass sich bei beiden Zerspanungsarten bezüglich der Zerspanungskräfte und Oberflächenqualität ein Optimum bei einer bestimmten Additivkonzentration ergibt. Auch die Wirkung von Additiven auf die Bildung von Sorptions- und Reaktionsschichten wird beschrieben.In the article "Tribochemical and -physical effects when using cooling lubricant additives in the cutting "of A. Walter, B. Haase and E. Brinksmeier in the proceedings: "Friction, Lubrication and wear - research and practical application "to Tribology Symposium 2002 from 23 to 25 September 2002 in Göttingen, publ .: society for tribology e.V., Volume I, pages 37/1 to 37/10 are effects of cooling lubricant additives on the superficial properties from by milling and grinding machined workpieces described. It will be shown, that in both Zerspanungsarten with respect to the cutting forces and Surface quality an optimum at a certain additive concentration. Also the effect of additives on the formation of sorption and reaction layers is described.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein insbesondere bei der Bearbeitung von Zylinderlaufflächen in Brennkraftmaschinen einsetzbares Verfahren zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück bereitzustellen, mit dem tribologisch optimierte Oberflächen erzeugt werden können. Insbesondere sollen eine verbesserte Verschleißbeständigkeit und reduzierte Reibwerte der bearbeiteten Innenflächen bei der bestimmungsgemäßen Verwendung erzielt werden.It is an object of the invention, in particular during processing of cylinder surfaces in Internal combustion engine usable method for processing a palm a hole in a workpiece to provide, generated with the tribologically optimized surfaces can be. In particular, an improved wear resistance and reduced friction coefficients the machined inner surfaces in the intended use be achieved.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mit den Merkmalen von Anspruch 1, sowie durch ein Bearbeitungswerkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 16 oder eine Bearbeitungsmaschine mit den Merkmalen zum Anspruch 23.These Task is solved by a method for processing an inner surface of a Drilling in a workpiece with the features of claim 1, and by a machining tool with the features of claim 16 or a processing machine with the features of claim 23.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.advantageous Trainings are in the dependent claims specified. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, welches insbesondere bei der Bearbeitung von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen anwendbar ist, wird mindestens ein Bearbeitungswerkzeug innerhalb der Bohrung bewegt und durch mindestens ein an dem Bearbeitungswerkzeug angebrachtes Bearbeitungselement erfolgt eine Bearbeitung der Innenfläche. Das Verfahren umfasst min destens eine Modifikationsoperation zur Erzeugung einer Tribomutationsschicht in einer der Innenfläche nahen Randzone des Werkstückes.at a method according to the invention for processing an inner surface a hole in a workpiece, which in particular in the processing of cylinder surfaces at the production of engine blocks for internal combustion engines Applicable is at least one machining tool within the bore moves and at least one on the machining tool attached processing element is a processing of the inner surface. The Method comprises at least one modification operation for generation a Tribomutationsschicht in one of the inner surface near the edge zone of the workpiece.

Die Modifikationsoperation wird vorzugsweise so durchgeführt, dass die beispielsweise durch Rauheitswerte charakterisierbare Oberflächenstruktur bzw. Oberflächentopographie der Innenfläche nicht signifikant verändert wird, was im Folgenden als „im Wesentlichen topographieneutral" bezeichnet wird.The modification operation is preferably carried out such that the surface structure or surface topography of the inner surface that can be characterized, for example, by roughness values is not significantly changed, which is referred to below as "Essentially topography-neutral" is called.

Eine „Tribomutationsschicht" im Sinne dieser Anmeldung ist eine dünne, oberflächennahe Materialzone, die unmittelbar an eine tribologisch beanspruchte Oberfläche des Werkstücks angrenzt. In dieser oberflächennahen Schicht weichen die chemische Zusammensetzung, die chemischen Bindungen und/oder die Struktur des Werkstückmateriales in charakteristischer Weise von den entsprechenden Volumeneigenschaften in größerem Abstand von der Oberfläche ab. Die Tribomutationsschicht kann auch eine unmittelbar auf der Werkstückoberfläche adsorbierte Adsorptionsschicht umfassen. Untersuchungen an gelaufenen Motoren haben gezeigt, dass es während des Motorenbetriebes zu einer chemischen/physikalischen Umwandlung in der Randzone der Zylinderlaufbahn, d.h. in unmittelbarer Nähe der Zylinderlauffläche kommt. Neben einer Veränderung der Oberflächentopografie durch Verschleiß werden durch die mechanische und chemische Einwirkung der Kolbenringe und des Motorenöles sowie durch die Verbrennungstemperaturen im oberflächennahen Bereich des Werkstückmateriales Umwandlungen initiiert, welche die tribologischen Eigenschaften der Zylinderlaufbahn verändern. Diese Umwandlung wird als „Tribomutation" bezeichnet.A "Tribomutationsschicht" within the meaning of this application is a thin, shallow Material zone directly adjacent to a tribologically stressed surface of the workpiece borders. In this near-surface Layer deviate the chemical composition, the chemical bonds and / or the structure of the workpiece material in a characteristic way of the corresponding volume properties at a greater distance from the surface from. The Tribomutationsschicht can also be directly on the Workpiece surface adsorbed Include adsorption. Investigations on used engines have shown it during engine operation to a chemical / physical conversion in the peripheral zone of the cylinder liner, i. comes in the immediate vicinity of the cylinder surface. In addition to a change in the surface topography through wear are going through the mechanical and chemical action of the piston rings and the engine oil as well as by the combustion temperatures in the near-surface area of the workpiece material Conversions initiated the tribological properties change the cylinder path. This transformation is called "tribomutation".

Die Tribomutation ist in jüngster Zeit Gegenstand von wissenschaftlichen Untersuchungen geworden. In dem Artikel „Tribology and Engine Mechanics" von M. Scherge, B. Kehrwald und A. Gerve, MTZ worldwide 3/2002, Vol. 63, Seiten 19 bis 24, berichten die Autoren von Echtzeit- Verschleißmessungen mittels Radionukleid-Technik und physikalisch/chemischen Analysen tribologisch beanspruchter Oberflächen.The Tribomutation is recent Time has become the subject of scientific investigations. In the article "Tribology and Engine Mechanics "by M. Scherge, B. Kehrwald and A. Gerve, MTZ worldwide 3/2002, Vol. 63, pages 19 to 24, the authors report real-time wear measurements using radionuclide technique and physical / chemical analysis tribologically stressed surfaces.

In dem Artikel „Simulation of Wear in Combustion Engines" von V.L. Popov. I.Yu. Smolin, A. Gervé und B. Kehrwald in Computational Materials Science werden Modellvorstellungen zur Auswirkung von Tribomutationsschichten auf den Verschleiß präsentiert.In the article "Simulation of Wear in Combustion Engines "by V. L. Popov. I.Yu. Smolin, A. Gervé and B. Kehrwald in Computational Materials Science will be modeling to the impact of Tribomutation layers presented on the wear.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, Tribomutationsschichten gezielt in der Endphase der Bearbeitung eines Werkstückes zu erzeugen, um den bearbeiteten Werkstücken bereits vor Beginn der bestimmungsgemäßen Verwendung besonders vorteilhafte tribologische Eigenschaften zu verleihen. Es kann sich beispielsweise um Verschleiss- und Reibungseigenschaften handeln, die sich bei herkömmlich bearbeiteten Motoren erst nach einer gewissen Einlaufphase einstellen.With Help of the invention it is possible Tribomutation layers targeted in the final phase of processing a workpiece to produce the machined workpieces before the intended use to give particularly advantageous tribological properties. For example, it may be wear and friction properties Act that is conventional Adjust machined motors only after a certain break-in period.

Bei einer Weiterbildung ist das Verfahren zur Bearbeitung von Bohrungen ein einstufiges oder mehrstufiges Honverfahren, in das eine oder mehrere Modifikationsoperationen integriert sind. Bei dieser Verfahrensvariante können herkömmliche und/oder speziell für die Durchführung einer Modifikationsoperation modifizierte, nicht-konventionelle Honwerkzeuge eingesetzt werden. Auch eine Kombination mit anderen Bearbeitungsverfahren zur geometrischen Oberflächenmodifikation (d.h. zur Veränderung der Oberflächentopographie) ist möglich, beispielsweise mit Verfahren zur Laserstrukturierung.at A further development is the method for machining bores a one-step or multi-level honing process into which one or more several modification operations are integrated. In this process variant can conventional and / or specifically for the implementation Modification operation modified, non-conventional Honing tools are used. Also a combination with others Processing method for geometric surface modification (i.e. change the surface topography) is possible, for example, with methods for laser structuring.

Die mit Hilfe eines Honwerkzeuges durchführbare Modifikationsoperation wird im folgenden auch kurz als "Tribomutationshonen" bzw. als „TMH-Prozess" bezeichnet. Das an der Honspindel einer Honmaschine angebrachte Bearbeitungswerkzeug führt dabei normalerweise die typischen Bewegungsabläufe einer Honbearbeitung, nämlich eine kombinierte Dreh- und Axialbewegung aus. Ein für die Modifikationsoperation nutzbares Honwerkzeug hat dementsprechend eine geeignete Kupplungsstruktur zur lösbaren Befestigung des Honwerkzeuges an einer Honspindel.The Modification operation performed by means of a honing tool is also referred to as "tribomutation honing" or "TMH process" for short attached to the honing spindle of a honing machine machining tool leads usually the typical movements of a Honbearbeitung, namely a combined Rotary and axial movement. A usable for the modification operation Honing tool accordingly has a suitable coupling structure for releasable Attachment of the honing tool to a honing spindle.

Bestimmte Klassen von Modifikationsoperationen können mit herkömmlichen Honwerkzeugen durchgeführt werden, indem ein oder mehrere Fertigungsparameter so modifiziert werden, dass die Honbearbeitung zur Erzeugung einer Tribomutationsschicht führt. In anderen Fällen werden speziell für die Modifikationsoperation modifizierte Honwerkzeuge benutzt, die nicht unbedingt auch für eine konventionelle, materialabtragende Bearbeitung konfiguriert sein müssen. Derartige Bearbeitungswerkzeuge werden hier dennoch als „Honwerkzeug" bezeichnet, wenn sie in einer Honmaschine verwendet und mit dieser angetrieben werden können. Die Integration einer oder mehrerer Modifikationsoperationen in einen Honprozess ermöglicht es, die Tribomutationsschicht in der Endphase der Fertigung des Werkstückes zu erzeugen, ohne dass hierfür eine gesonderte Vorrichtung oder ein Umspannen des Werkstückes erforderlich ist. Außerdem kann die Tribomutationsschicht unmittelbar an einer frisch mechanisch bearbeiteten Oberfläche ohne Oxidhaut o.dgl. erzeugt werden, wodurch eventuelle chemische Reaktionen besonders schnell und wirksam ablaufen können.Certain Classes of modification operations can be done with conventional Honing tools performed by modifying one or more manufacturing parameters Be that honing to produce a tribomutation layer leads. In other cases be specially for the modification operation uses modified honing tools which not necessarily for configured a conventional, material-removing machining have to be. Such editing tools are still referred to herein as a "honing tool" when they are used in a honing machine and driven with it can. The integration of one or more modification operations in allows a honing process it, the tribomutation layer in the final stages of the production of the workpiece to produce without this a separate device or a re-clamping of the workpiece required is. Furthermore The Tribomutationsschicht can directly on a fresh mechanically machined surface without oxide skin or the like. be generated, eliminating any chemical Reactions can be particularly fast and effective.

Bei dieser Verfahrensvariante wird somit ein modifizierter Honprozess genutzt, um sowohl die gewünschte Oberflächentopographie, als auch die Tribomutationsschicht zu erzeugen. Es ist auch möglich, die Modifikationsoperation räumlich und zeitlich getrennt von einer vorhergehenden mechanischen Bearbeitung durchzuführen, beispielsweise auf einer gesonderten Tribomutationsstation, die besonders, und ggf ausschließlich, für die Erzeugung von Tribomutationsschichten ausgelegt sein kann. Die Tribomutationsstation kann so ausgelegt sein, dass sie auch eine mechanische Bearbeitung der Innenfläche der Bohrung zulässt. Es ist auch möglich, die zur Ausbildung einer Tribomutationsschicht führen de Bearbeitung der Innenfläche ausschließlich mit nicht-mechanischen Einwirkungsmöglichkeiten auf die Innenfläche durchzuführen.Thus, in this process variant, a modified honing process is used to produce both the desired surface topography and the tribomutation layer. It is also possible to carry out the modification operation spatially and temporally separately from a preceding mechanical processing, for example on a separate tribomutation station, which may be specially, and possibly exclusively, designed for the generation of tribo mutation layers. The Tribomutationsstation can be designed so that it also allows a mechanical machining of the inner surface of the bore. It is also possible to join the Formation of a tribomutation layer lead de processing of the inner surface exclusively with non-mechanical impact opportunities to perform on the inner surface.

Bei einer Weiterbildung wird die Modifikationsoperation nach einer letzten topografieformenden Operation als im Wesentlichen topografieneutrale Modifikationsoperation durchgeführt. Bei der topographieformenden Operation kann es sich insbesondere um eine Honoperation, eine Hon-Läpp-Operation oder um eine Laserstrukturierungs-Operation handeln. In diesem Fall wird durch die Modifikationsoperation die durch die vorausgegangene Bearbeitungsoperation erzeugte Oberflächenstruktur, die beispielsweise durch die erzielte Rauheit und die Ausrichtung von Honspuren charakterisiert werden kann, nicht substantiell verändert, sondern es wird im Wesentlichen nur die chemisch/physikalische Zusammensetzung der oberflächennahen Randzone verändert. Hierzu kann ein Bearbeitungswerkzeug mit in Arbeitseingriff mit der Innenfläche bringbaren Bearbeitungselementen genutzt werden, die eine für die Erzeugung von Tribomutationsschichten förderliche Reibung mit der bearbeiteten Innenfläche bewirken, ohne deren Topografie wesentlich zu verändern. Auf diese Weise kann die Tribomutation mechanisch aktiviert werden. Die zum Kontakt mit der Innenfläche vorgesehene Bearbeitungsfläche eines Bearbeitungselementes kann frei von Schneidmitteln und weitgehend glatt sein und beispielsweise nach Art der Oberfläche eines Kolbenringes gestaltet sein. Die Bearbeitungsfläche kann z.B. durch einen Gusswerkstoff, durch eine nitrierte Stahlschicht oder durch eine glatte, verschleißfeste Diamantschicht gebildet sein. Dadurch kann beispielsweise bei der Bearbeitung von Zylinderlaufflächen während der Modifikationsoperation eine ggf. zeitlich geraffte Simulation der mechanischen Beanspruchung bei bestimmungsgemäßer Verwendung des bearbeiteten Werkstückes durchgeführt werden.at In a further development, the modification operation becomes a last one topography-shaping operation as a substantially topography-neutral modification operation carried out. In particular, the topography-shaping operation may a honing operation, a hon lapping operation or a laser structuring operation. In this case is replaced by the previous one by the modification operation Machining operation generated surface structure, for example characterized by the achieved roughness and the alignment of honing marks can not be substantially changed, but it essentially becomes only the chemical / physical composition of the near-surface Edge zone changed. For this purpose, a machining tool with in-work with the inner surface Can be used to bring usable processing elements, one for the production from Tribomutationsschichten conducive Cause friction with the machined inner surface, without their topography to change significantly. On In this way the tribomutation can be mechanically activated. The intended for contact with the inner surface working surface a machining element can be free of cutting means and largely be smooth and, for example, on the type of surface of a Be designed piston ring. The working surface may e.g. through a casting material, by a nitrided steel layer or by a smooth, wear-resistant diamond layer be formed. This can, for example, in the processing of Cylinder liners while the modification operation a possibly timed simulation the mechanical stress when used as intended be carried out of the machined workpiece.

Wenn ein Honwerkzeug unterschiedliche, wechselweise im Arbeitseingriff mit der Oberfläche zu bringende Bearbeitungselemente hat, kann die Modifikationsoperation mit dem gleichen Honwerkzeug durchgeführt werden wie eine unmittelbar vorhergehende spanabhebende Honoperation, indem für die Nonoperation die abrasiven Honsteine oder Honleisten verwendet werden, während diese für die nachfolgende Modifikationsoperation zurückgezogen werden, so dass nur im Wesentlichen nicht-schneidende Bearbeitungselemente die Innenfläche bearbeiten.If a honing tool different, alternately in the labor intervention with the surface too can have the editing operations, the modification operation be performed with the same honing tool as one immediately preceding honing operation by placing for the non-operation The abrasive honing stones or honing stones are used while these for the following Modification operation be withdrawn leaving only essentially non-cutting editing elements the inner surface to edit.

Es ist auch möglich, dass die Modifikationsoperation während einer topographieformenden Operation, beispielsweise während einer Honoperation, als im Wesentlichen topographieneutrale Modifikationsoperation durchgeführt wird. Bei dieser Verfahrensvariante überlappen sich die mechanische Bearbeitung und/oder die Strahlbearbeitung zur Erzeugung der Oberflächentopographie und die mechanische und/oder nicht-mechanische Bearbeitung zur Erzeugung der Tribomutationsschicht zumindest phasenweise.It is possible, too, that the modification operation during a topography shaping Operation, for example during a honing operation, as a substantially topography-neutral modification operation carried out becomes. In this process variant, the mechanical overlap Machining and / or the beam processing to produce the surface topography and mechanical and / or non-mechanical machining for production the Tribomutationsschicht at least in phases.

Bei einer Verfahrensvariante wird für die Modifikationsoperation ein flüssiger Schmierstoff verwendet, dem mindestens ein die Tribomutation förderndes Additiv zugesetzt ist. Untersuchungen der Tribomutation weisen drauf hin, dass die Zusammensetzung von Motorenölen incl. deren Additive eine wichtige Rolle bei der Entstehung der Tribomutation spielen können. Diese Einflussmöglichkeit wird hier z.B. im Rahmen des Honprozesses bei der Endbearbeitung tribologisch beanspruchbarer Flächen genutzt. Das mindestens eine Additiv kann dem „normalen" Kühlschmierstoff während des Honens in geeigneter Dosierung zugesetzt werden oder dem Kühlschmierstoff bereits zugesetzt sein, so dass die Einwirkung von Additiven durch den durch Reibung erzeugten Energieeintrag in die Oberflächenzone unterstützt wird. Es ist auch möglich, in einem Bearbeitungsfall ohne Festkörperkontakt zwischen Bearbeitungselementen eines Honwerkzeuges und der Innenfläche eine auf die Innenfläche wirkende Flüssigkeit mit mindestens einem Additiv einwirken zu lassen.at a variant of the method is for the modification operation uses a liquid lubricant the at least one Tribomutation promoting additive added is. Studies of the tribo mutation suggest that the Composition of motor oils including their additives play an important role in the emergence of Tribomutation can play. This influence possibility is here for example as part of the honing process during finishing tribologically stressable surfaces used. The at least one additive can be the "normal" cooling lubricant while be added to the honing in a suitable dosage or the cooling lubricant already be added, so that the action of additives by the energy generated by friction in the surface zone supports becomes. It is also possible, in a processing case without solid state contact between processing elements a honing tool and the inner surface acting on the inner surface liquid to act with at least one additive.

Als Additive kommen beispielsweise Molybdän, Zinn, Lithium, Wolfram, Schwefel, Kohlenstoff oder Zusammensetzungen mit mindestens einer dieser Substanzen in Betracht, z.B. Molybdänsulfit oder Grafit. Insbesondere solche Additive, die den Verschleißschutz fördern, können für den Aufbau einer Tribomutationsschicht nützlich sein. Es kann sich beispielsweise um grenzflächenaktive Stoffe handeln, die Zink, Phosphor und/oder Schwefel in verschiedenen Kombinationen enthalten, beispielsweise Zinkdithiophosphat (ZnDTP), aschefreie Phosphatverbindungen oder gewisse Molybdänverbindungen.When Additives include, for example, molybdenum, tin, lithium, tungsten, Sulfur, carbon or compositions having at least one of these substances, e.g. Molybdenum sulfite or graphite. Especially such additives that promote wear protection can be used to construct a tribomutation layer useful be. They may be, for example, surface-active substances which Zinc, phosphorus and / or sulfur in various combinations For example, zinc dithiophosphate (ZnDTP), ashless Phosphate compounds or certain molybdenum compounds.

Bei einer Verfahrensvariante wird für die Modifikationsoperation als flüssiger Schmierstoff zumindest zeitweise ein geeignetes Motorenöl verwendet, bei dem es sich um ein handelsübliches, gegebenenfalls mit Additiven versetztes Motorenöl handeln kann, welches auch beim bestimmungsgemäßen Gebrauch einer Brennkraftmaschine in dieser verwendet werden kann. Sowohl der Einsatz von frischem, noch ungebrauchtem Motorenöl, als auch der Einsatz von bereits gebrauchtem Motorenöl ist möglich. Gerade durch den Einsatz von gebrauchtem Motorenöl können die Wirkstoffe, welche normalerweise erst als Reaktionsprodukte beim Lauf des Motors im Motorenöl entstehen, bereits vor dem bestimmungsgemäßen Gebrauch des Motors, d.h. vor dem Motorenlauf, in der Randzone der Zylinderlaufbahn eingelagert werden. Hierdurch können die bei bestimmungsgemäßer Verwendung einer Brennkraftmaschine auftretenden Bedingungen im Bereich der Innenfläche der Bohrung schon in der Endphase der Bearbeitung der Bohrung annähernd „simuliert" werden, so dass sich die Tribomutationsschicht schon während der Bearbeitung bildet.In a variant of the method, at least temporarily a suitable motor oil is used for the modification operation as a liquid lubricant, which may be a commercial motor oil, optionally mixed with additives, which may also be used in the intended use of an internal combustion engine. Both the use of fresh, unused engine oil, as well as the use of already used engine oil is possible. Precisely through the use of used motor oil, the active substances, which normally only form as reaction products when the engine is running in the engine oil, can already be stored in the edge zone of the cylinder bore before the intended use of the engine, ie before the engine run. As a result, the at bestim in accordance with the proper use of an internal combustion engine, conditions in the area of the inner surface of the bore are already approximately "simulated" in the final phase of the machining of the bore, so that the tribomutation layer already forms during the machining.

Um den Einfluss von Additiven nutzen zu können, kann die Honmaschine eine Injektionseinrichtung für eine Injektion mindestens eines Additivs in den zum Honwerkzeug geleiteten Schmierstoff aufweisen. Es kann auch der gesamte im Schmierstoffkreislauf vorhandene Schmierstoff mit einem oder mehreren Additiven versetzt sein.Around To use the influence of additives, the honing machine an injection device for an injection of at least one additive into the honing tool having guided lubricant. It can also be the whole in the lubricant cycle existing lubricant mixed with one or more additives be.

Die Einwirkung von Additiven auf die Innenfläche mit oder ohne Reibungsunterstützung kann bei manchen Varianten bei den für die Honbearbeitung typischen Temperaturen von nicht mehr als ca. 40 °C durchgeführt werden. Bei anderen Ausführungsformen wird die Einwirkung von Additiven dadurch intensiviert, dass das Werkstück und/oder das Bearbeitungswerkzeug und/oder die mit Additiven versetzte Flüssigkeit auf Temperaturen von mehr als ca. 40 °C erwärmt wird, beispielsweise auf mindestens 60 °C oder mindestens 90 °C oder mindestens 110 °C.The Exposure of additives to the inner surface with or without friction support may occur some variants in the for the honing process typical temperatures of not more than about 40 ° C are performed. In other embodiments the effect of additives is intensified by the fact that the workpiece and / or the processing tool and / or offset with additives liquid is heated to temperatures of more than about 40 ° C, for example at least 60 ° C or at least 90 ° C or at least 110 ° C.

Die Erwärmung kann, ggf. unabhängig von der Verwendung von Additiven bzw. bei Verfahrensvarianten ohne Additive, genutzt werden, um die Entstehung einer Tribomutationsschicht thermisch zu aktivieren. Die Erwärmung zumindest der Eingriffszone zwischen dem Bearbeitungselement des Bearbeitungswerkzeuges und der Innenfläche während der Modifikationsoperation kann in manchen Fällen im Wesentlichen durch die bei der Bearbeitung entstehende Reibungsenergie bewirkt werden. Hierbei kann entsprechend aufgeheizter Schmierstoff verwendet werden, damit ein Abzug von Reibungswärme aus der oberflächennahen Randzone vermindert oder vermieden wird. Wenn während der Modifikationsoperation ein flüssiger Schmierstoff eingeleitet wird, dessen Temperatur deutlich höher als beispielsweise 40 °C oder 60 °C oder 90 °C oder 110 °C ist, kann eine thermisch aktivierte Tribomutation ggf. auch initiiert werden, ohne dass ein mechanischer Bearbeitungseingriff zwischen Bearbeitungswerkzeug und Innenfläche vorliegt. Zur Aufheizung des Schmierstoffes kann eine Schmierstoff-Heizeinrichtung vorgesehen sein, die z.B. in eine Honmaschine integriert oder dieser zugeordnet ist, und beispielsweise an einem Schmierstoffbehälter vorgesehen sein kann.The warming can, if necessary, independently from the use of additives or in process variants without Additives, used to create a tribomutation layer thermally activate. The warming at least the engagement zone between the processing element of the Machining tool and the inner surface during the modification operation can in some cases essentially due to the friction energy generated during machining be effected. In this case, appropriately heated lubricant be used to allow a deduction of frictional heat from the near-surface Edge zone is reduced or avoided. If during the modification operation a liquid Lubricant is introduced, the temperature of which is significantly higher than for example 40 ° C or 60 ° C or 90 ° C or 110 ° C If necessary, a thermally activated tribomutation may also be initiated be without any mechanical machining intervention between Machining tool and inner surface is present. To heat the lubricant, a lubricant heater be provided, the e.g. integrated in a honing machine or this is assigned, and be provided for example on a lubricant reservoir can.

Bei einer Ausführungsform werden die Bearbeitungselemente des Bearbeitungswerkzeuges auf eine Arbeitstemperatur von mehr als 40 °C, z.B. auf mindestens 60 °C oder mindestens 90 °C oder mindestens 110 °C oder darüber aufgeheizt. Eine solche aktive Heizung kann beispielsweise elektrisch arbeiten, indem im Werkzeugkörper des Bearbeitungswerkzeuges und/oder in den Bearbeitungselementen elektrische Heizelemente, beispielsweise in Form von Heizdrähten, integriert sind. Es ist auch eine fluidische Heizung des Bearbeitungswerkzeuges möglich, beispielsweise indem erhitzter Schmierstoff über eine geeignete Drehübertragung von einer Honmaschine über die Honspindel zu einem Honwerkzeug geleitet wird. Hierzu können gegebenenfalls gesonderte Fluidkanäle in diesen Elementen vorgesehen sein. Eine induktive Heizung ist ebenfalls möglich. Hierzu kann z.B. ein Honwerkzeug eine oder mehrere Induktionsspulen enthalten, die von einem der Honmaschine zugeordneten Hochfrequenzgenerator mit Wechselstrom beaufschlagt werden können.at an embodiment be the editing elements of the machining tool to a Working temperature of more than 40 ° C, e.g. to at least 60 ° C or at least 90 ° C or at least 110 ° C or above heated. Such an active heater can be, for example, electrically work by in the tool body the machining tool and / or in the processing elements electrical Heating elements, for example in the form of heating wires, are integrated. It is also a fluidic heating of the machining tool possible, for example by heated lubricant over one suitable rotary transmission from a honing machine over the honing spindle is directed to a honing tool. For this purpose, if necessary separate fluid channels be provided in these elements. An inductive heating is also possible. For this can e.g. a honing tool containing one or more induction coils, the associated with one of the honing machine high-frequency generator with AC power can be applied.

Eine Induktionsheizung kann auch so ausgelegt sein, dass vor allem die oberflächennahe Randzone des Werkstückes direkt induktiv aufgeheizt wird.A Induction heating can also be designed so that especially the shallow Edge zone of the workpiece heated directly inductively.

Bei einer Ausführungsform wird zur Durchführung der Modifikationsoperation eine flächenhafte optische Erwärmung der Innenfläche der Bohrung auf Temperaturen zwischen 100 °C und 300 °C bewirkt. Hierzu kann das Bearbeitungswerkzeug mindestens eine entsprechende Lichtquelle enthalten. Beispielsweise ist der Einsatz eines Lasersystems möglich. Mittels der Bestrahlung einer beispielsweise durch Honen vorbearbeiteten Innenfläche mit einem Lasersystem kann die Tribomutation thermisch aktiviert werden. Der optische Energieeintrag in die Oberfläche wird dabei vorzugsweise so gesteuert, dass eine signifikante Änderung der Topographie der bestrahlten Innenfläche nicht stattfindet. Da her liegen die typischerweise an der Innenfläche erreichten Temperaturen weit entfernt vom Schmelzpunkt des bearbeiteten Werkstückes, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 100 °C und 300 °C, also in der Nähe derjenigen Temperaturen, die beispielsweise an den tribologisch beanspruchten Oberflächen der Zylinder beim Betrieb einer Brennkraftmaschine auftreten können.at an embodiment will be carried out the modification operation, a planar optical heating of the palm Drilling to temperatures between 100 ° C and 300 ° C causes. For this purpose, the editing tool contain at least one corresponding light source. For example is the use of a laser system possible. By means of irradiation an example prepared by honing inner surface with a laser system, the tribomutation can be thermally activated. The optical energy input into the surface is preferably so controlled that a significant change in the topography of the irradiated palm not taking place. This is where the temperatures typically reached on the inner surface are far from the melting point of the machined workpiece, for example at temperatures between 100 ° C and 300 ° C, so close those temperatures, for example, to the tribological stressed surfaces the cylinder may occur during operation of an internal combustion engine.

Bei einer Verfahrensvariante erfolgt zur Unterstützung der mechanischen Aktivierung der Tribomutation während der Modifikationsoperation eine Ultraschallanregung des Bearbeitungswerkzeuges. Dabei kann beispielsweise das an einer Werkzeugspindel befestigte Bearbeitungswerkzeug piezoelektrisch oder auf andere Weise in longitudinale Schwingungen versetzt werden, die sich, evtl. durch geeignete Konstruktion des Bearbeitungswerkzeuges, in eine oszillierende Querkontraktion des Bearbeitungswerkzeuges umsetzen. Diese pulsierende bzw. oszillierende Querkontraktion des Bearbeitungswerkzeuges führt zu einer hämmernden Beanspruchung der bearbeiteten Innenfläche durch die Bearbeitungselemente, wodurch die Entstehung der Tribomutationsschicht herbeigeführt oder gefördert werden kann. Diese zusätzliche mechanische Beanspruchung der Oberfläche kann die Aktivierung der Tribomutation herbeiführen oder unterstützen.In a variant of the method, to assist the mechanical activation of the tribomutation during the modification operation, an ultrasonic excitation of the machining tool takes place. In this case, for example, the machining tool attached to a tool spindle can be piezoelectrically or in other ways set in longitudinal oscillations, which, possibly by suitable design of the machining tool, convert into an oscillating transverse contraction of the machining tool. This pulsating or oscillating transverse contraction of the machining tool leads to a hammering stress on the machined inner surface by the machining elements, whereby the formation of the tribomutations can be brought about or promoted. This additional mechanical stress on the surface can cause or assist activation of the tribomutation.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignetes und entsprechend angepasstes Bearbeitungswerkzeug zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zur Bearbeitung einer Zylinderlauffläche bei der Herstellung von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen. Das Bearbeitungswerkzeug ist so konstruiert, dass bedingt durch die Konstruktion des Bearbeitungswerkzeugs bei Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs in der Bohrung eine Erzeugung einer Tribomutationsschicht in einer der Innenfläche nahen Randzone des Werkstückes bewirkt oder gefördert wird.The Invention further relates to a particular for carrying out the Method suitable and correspondingly adapted machining tool for processing an inner surface a hole in a workpiece, in particular for processing a cylinder surface at the production of engine blocks for internal combustion engines. The machining tool is designed so that conditioned by the construction of the machining tool during movement of the machining tool in the bore generating a Tribomutationsschicht in one the inner surface near edge zone of the workpiece causes or promoted becomes.

Die Erfindung betrifft auch eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignete und entsprechend angepasste Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück. Diese hat mindestens eine Werkzeugspindel zur Bewegung eines an die Werkzeugspindel angekuppelten Bearbeitungswerkzeuges innerhalb der Bohrung derart, dass durch mindestens ein an dem Bearbeitungswerkzeug angebrachtes Bearbeitungselement eine Bearbeitung der Innenfläche erfolgt. Die Bearbeitungsmaschine umfasst mindestens eine Einrichtung zur Unterstützung einer Modifikationsoperation zur Erzeugung einer Tribomutationsschicht in einer der Innenfläche nahen Randzone des Werkstückes.The The invention also relates to a particular for carrying out the Process suitable and appropriately adapted processing machine for processing an inner surface a hole in a workpiece. This has at least one tool spindle for moving one the tool spindle coupled machining tool within the bore such that at least one of the machining tool attached processing element is a processing of the inner surface. The processing machine comprises at least one device for support a modification operation for generating a tribomutation layer in one of the inner surface near edge zone of the workpiece.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungsformen darstellen können.The The above and other features are excluded from the claims also From the description and from the drawings, the individual Features for each alone or multiple in the form of subcombination in one embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous also for protectable embodiments can represent.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following explained in more detail.

1 zeigt eine schematische Gesamtansicht einer Honmaschine, die als Bearbeitungsmaschine zur Durchführung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bearbeitungsverfahrens eingesetzt werden kann; 1 shows a schematic overall view of a honing machine, which can be used as a processing machine for carrying out an embodiment of a processing method according to the invention;

2 zeigt eine schematische Darstellung von Komponenten des Aufweitsystems der in 1 gezeigten Honmaschine zusammen mit einem modifizierten Honwerkzeug, das für die Erzeugung einer Tribomutationsschicht in einem gehonten Werkstück genutzt werden kann; 2 shows a schematic representation of components of the expansion system of in 1 shown honing machine together with a modified honing tool that can be used for the generation of a tribomutation layer in a honed workpiece;

3 zeigt eine stark schematische, vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der Innenfläche einer gehonten Zylinderbohrung, bei der mit Hilfe eines modifizierten Honwerkzeuges eine Tribomutationsschicht erzeugt wurde; 3 shows a highly schematic, enlarged view of a section of the inner surface of a honed cylinder bore, in which a Tribomutationsschicht was generated by means of a modified honing tool;

4 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Bearbeitungswerkzeuges mit einem wendelförmig um einen Werkzeugkörper herumgewickelten Bearbeitungselement aus Kolbenringmaterial; und 4 schematically shows another embodiment of a machining tool with a wound around a tool body around machining tool made of piston ring material; and

5 zeigt eine andere Ausführungsform eines kolbenringartigen Bearbeitungselementes. 5 shows another embodiment of a piston ring-like processing element.

In 1 ist schematisch die Vorderansicht einer Honmaschine 100 gezeigt, die im Rahmen verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren zur Bearbeitung von Innenflächen von Bohrungen in Werkstücken als Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden kann, um einerseits in herkömmlicher Weise eine oder mehrere Honoperationen an dem Werkstück auszuführen und um andererseits am gleichen Werkstück auch eine oder mehrere Modifikationsoperationen zur Erzeugung einer Tribomutationsschicht in einer der Innenfläche nahen Randzone des Werkstückes zu erzeugen.In 1 is a schematic front view of a honing machine 100 shown, which can be used in the context of various embodiments inventive method for processing of inner surfaces of holes in workpieces as a processing machine to perform on the one hand in a conventional manner one or more honing operations on the workpiece and on the other hand on the same workpiece and one or more modification operations to produce a Tribomutationsschicht produce in an inner surface near the edge zone of the workpiece.

Auf dem Maschinenbett 102 der Honmaschine ist eine Aufspannplatte 104 befestigt, die ein darauf aufgespanntes Werkstück 106 trägt, bei dem es sich im Beispielsfall um einen Motorblock einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine handelt. In dem Motorblock sind mehrere Zylinderbohrungen mit generell vertikaler Ausrichtung ihrer Zylinderachsen gebildet. Die durch die Innenflächen der Zylinderbohrungen gebildeten Zy linderlaufflächen werden auf der Honmaschine einer qualitätsbestimmenden Endbearbeitung unterzogen, bei der sowohl die Makroform der Zylinderlaufflächen, als auch deren Oberflächentopographie durch geeignete Honprozesse erzeugt wird. Darüber hinaus wird in der Endphase der Bearbeitung mit Hilfe der Bearbeitungsmaschine in einer der Innenfläche nahen Randzone des Werkstückes eine Tribomutationsschicht erzeugt, die den bearbeiteten Innenflächen bei der bestimmungsgemäßen Verwendung, d.h. im Betrieb der Brennkraftmaschine, verbesserte Verschleißbeständigkeit und andere optimierte Eigenschaften verleiht.On the machine bed 102 the honing machine is a clamping plate 104 attached, which is a workpiece clamped thereon 106 carries, which is in the example, an engine block of a multi-cylinder internal combustion engine. In the engine block several cylinder bores are formed with a generally vertical orientation of their cylinder axes. The Zy linderlaufflächen formed by the inner surfaces of the cylinder bores are subjected to the honing machine of a quality-determining finishing, in which both the macro-shape of the cylinder surfaces, as well as their surface topography is produced by suitable honing processes. In addition, in the final phase of the processing, with the aid of the processing machine, a tribomutation layer is generated in a peripheral zone of the workpiece near the inner surface, which gives the machined inner surfaces better wear resistance and other optimized properties when used as intended, ie during operation of the internal combustion engine.

Bei der zweispindligen Honmaschine 100 sind auf einer portalartigen Trägerkonstruktion 108 zwei im wesentlichen identisch aufgebaute Honeinheiten 110, 112 befestigt, die abwechselnd oder gleichzeitig bei der Werkstückbearbeitung eingesetzt werden können. Ihr Aufbau wird anhand der Honeinheit 110 näher erläutert. Die Honeinheit umfasst einen auf der Trägerkonstruktion befestigten Spindelkasten 114, der die als Werkzeugspindel der Bearbeitungsmaschine dienende Honspindel 116 führt. Die Honspindel lässt sich mit Hilfe eines am Spindelkasten befestigten Spindelmotors 118 um ihre Längsachse drehen. Am unteren Ende der Honspindel ist eine Gelenkstange 120 angebracht, an deren unteres, freies Ende das als Bearbeitungswerkzeug dienende Honwerkzeug 130 begrenzt beweglich mechanisch angekoppelt ist. Ein auf dem Spindelkasten 114 montierter Hubantrieb 124 bewirkt die Vertikalbewegung der Honspindel beim Einführen des Werkzeuges in das Werkstück bzw. beim Herausziehen aus dem Werkstück und wird während der Honbearbeitung so angesteuert, dass das Honwerkzeug innerhalb der Bohrung des Werkstückes eine vertikale Hin- und Herbewegung ausführt.In the two-spindle honing machine 100 are on a portal-like support structure 108 two essentially identical honing units 110 . 112 attached, which can be used alternately or simultaneously in the workpiece machining. Their structure is based on the honing unit 110 explained in more detail. The honing unit comprises a headstock fastened to the support structure 114 , which serves as the tool spindle of the machine tool honing spindle 116 leads. The Honing spindle can be with the help of a spindle motor attached to the spindle 118 turn around its longitudinal axis. At the lower end of the honing spindle is a tie rod 120 attached, at the lower, free end serving as a machining tool honing tool 130 limited movable mechanically coupled. One on the headstock 114 mounted linear actuator 124 causes the vertical movement of the honing spindle during insertion of the tool into the workpiece or when pulling out of the workpiece and is controlled during the honing process so that the honing tool performs a vertical reciprocating motion within the bore of the workpiece.

Die Honmaschine ist mit einem in 2 schematisch gezeigten Zustellsystem 140 ausgestattet, das zwei unabhängig voneinander betätigbare Zustelleinrichtungen umfasst, die unterschiedlichen Sätzen von Bearbei tungselementen am Honwerkzeug zugeordnet sind. Eine hydraulisch betätigbare erste Zustelleinrichtung 150 umfasst einen Hydraulikzylinder 151, in dem ein beidseitig mit Hydraulikdruck beaufschlagbarer Kolben sitzt, der an einem Ende einer Druckstange 152 befestigt ist. Diese lässt sich dementsprechend durch Steuerung des Hydraulikdrucks innerhalb des Hydraulikzylinders parallel zu ihrer Längsachse in beide Richtungen gesteuert bewegen. Die massive Druckstange 152 ist innerhalb einer hohlen Druckstange 162 koaxial mit dieser und relativ zu dieser beweglich angeordnet. Die hohle Druckstange gehört zu einem elektromechanischen zweiten Zustellsystem 160, dessen Antrieb durch einen elektrischen Schrittmotor 161 gebildet wird, der über ein geeignetes Getriebe 163 auf die äußere, hohle Druckstange 162 wirkt, um diese parallel zur gemeinsamen Achse der Druckstangen auf- und ab zu bewegen.The honing machine is with a in 2 schematically shown delivery system 140 equipped, comprising two independently operable feed devices, the different sets of machining elements are assigned to the honing tool. A hydraulically actuated first feed device 150 includes a hydraulic cylinder 151 in which a piston which can be acted upon by hydraulic pressure on both sides is seated at one end of a push rod 152 is attached. Accordingly, it can be controlled in both directions by controlling the hydraulic pressure within the hydraulic cylinder parallel to its longitudinal axis. The massive push rod 152 is inside a hollow push rod 162 coaxial with this and arranged relative to this movable. The hollow push rod belongs to an electromechanical second feed system 160 , its drive by an electric stepper motor 161 is formed, which has a suitable gear 163 on the outer, hollow push rod 162 acts to move them up and down parallel to the common axis of the push rods.

Das am unteren, freien Ende der Gelenkstange 120 angekoppelte Honwerkzeug 130 hat einen zu seiner Werkzeugachse 131 im wesentlichen rotationssymmetrischen Werkzeugkörper 132, der an seinem oberen Ende nicht näher gezeigte Kupplungsstrukturen zur lösbaren Befestigung des Honwerkzeuges an der Gelenkstange aufweist. Die Kupplungsstrukturen können beispielsweise so gestaltet sein, dass das Werkzeug nach Art einer Bajonettverbindung an der Gelenkstange befestigt werden kann.The at the lower, free end of the connecting rod 120 coupled honing tool 130 has one to his tool axis 131 essentially rotationally symmetrical tool body 132 having at its upper end not shown in detail coupling structures for releasably securing the honing tool to the articulated rod. The coupling structures may for example be designed so that the tool can be fixed in the manner of a bayonet connection to the articulated rod.

An dem Werkzeugkörper sind zwei unabhängig voneinander betätigbare Sätze von Bearbeitungselementen radial beweglich gelagert. Der erste Satz von Bearbeitungselementen umfasst drei oder mehr gleichmäßig um den Umfang des Honwerkezeuges verteilte Honleisten 170, die an der Außenseite von innerhalb des Werkzeugkörpers radial beweglich geführten Honleistenträgern 171 befestigt sind. Die Honleistenträger 171 haben an ihrer Innenseite jeweils am oberen und unteren Endbereich Schrägflächen 173, die nach Art eines Keilantriebes mit Konusflächen 174 des ersten Zustellsystems derart zusammenwirken, dass eine Axi albewegung der inneren Druckstange 152 der ersten Zustelleinrichtung eine radiale Parallelverschiebung der Honleisten 170 senkrecht zur Werkzeugachse 131 gegen die nach radial innen wirkende Zugkraft von Rückholfedern bewirkt.On the tool body two independently operable sets of processing elements are mounted radially movable. The first set of processing elements comprises three or more honing stones uniformly distributed around the circumference of the honing tool 170 , on the outside of inside the tool body radially movably guided Honleistenträgern 171 are attached. The brackets 171 have on their inner side at the upper and lower end inclined surfaces 173 , which in the manner of a wedge drive with conical surfaces 174 of the first feed system cooperate such that a Axi albewegung the inner push rod 152 the first feed device a radial parallel displacement of the honing stones 170 perpendicular to the tool axis 131 caused against the radially inward tensile force of return springs.

Der zweite Satz von Bearbeitungselementen, die in Umfangsrichtung zwischen den Honleisten 170 angeordnet sind, umfasst Kolbenringsegmente 180, die an der radialen Außenseite von Trägerleisten 181 befestigt sind, welche innerhalb des Werkzeugkörpers gegen die nach innen wirkende Kraft von Rückstellfedern radial beweglich geführt sind. Die Trägerleisten haben im oberen und unteren Endbereich nach innen gerichtete Schrägflächen 183, die mit korrespondierenden Konusflächen 184 der zweiten Zustellvorrichtung einen Keilantrieb bilden, so dass eine axiale Bewegung der hohlen Druckstange 162 zu einer Radialbewegung der zweiten Bearbeitungselemente 180 am Werkzeugkörper führt.The second set of machining elements, in the circumferential direction between the honing stones 170 are arranged, comprises piston ring segments 180 attached to the radial outside of carrier bars 181 are fixed, which are guided radially movable within the tool body against the inwardly acting force of return springs. The carrier strips have in the upper and lower end portion inwardly directed inclined surfaces 183 , with corresponding conical surfaces 184 the second feed device form a wedge drive, so that an axial movement of the hollow push rod 162 to a radial movement of the second processing elements 180 leads to the tool body.

Die auf die zweiten Bearbeitungselemente 180 wirkende elektromechanische zweite Zustelleinrichtung ist dafür eingerichtet, zusätzlich zu der relativ langsamen Zustellbewegung für die zweiten Bearbeitungselemente eine hochfrequent oszillierende Radialbewegung der zweiten Bearbeitungselemente zu erzeugen. Hierzu ist im Kraftfluss der hohlen zweiten Zustellstange 162 ein Ultraschallschwingkopf 190 vorgesehen, der von einem Hochfrequenzgenerator 191 mit hochfrequenter Wechselspannung im Ultraschallbereich, beispielsweise mit Frequenzen von oberhalb ca. 20 kHz, angesteuert werden kann. Der Ultraschallschwingkopf umfasst ein Paket von piezoelektrischen Elementen, die als elektromechanischer Wandler dienen, um die anliegende hochfrequente Wechselspannung in eine hochfrequente oszillierende Axialbewegung der äußeren Druckstange 162 umzuwandeln. Diese axiale Oszillationsbewegung wird mit Hilfe der kooperierenden Schrägflächen 183, 184 im Honwerkzeug in eine hochfrequent oszillierende Radialbewegung der zweiten Bearbeitungselemente 180 umgesetzt. Das System ist dabei so ausgelegt, dass Schwingungen mit der Eigenfrequenz dieses Schwingungssystems angeregt werden. Diese oszillierende Radialbewegung der Bearbeitungselemente ist ein wesentlicher Unterschied zum bekannten „Hochfrequenzhonen", bei dem durch geeignete Konstruktion des Antriebskopfs einer Honmaschine eine hochfrequente Schwingung eines Honwerkzeuges in Axialrichtung erzeugt wird (vgl. Artikel „Hochfrequenzhonen" – Technologie und Anwendung" von G. Kappmeyer im Tagungsband „Qualität in der Fertigung HONEN in Forschung und industrieller Anwendung", 3. Fachtagung 1995, Schriftenreihe des IWF, Vulkann-Verlag Essen (1995), S. 3-1 bis 3-18). Es können jedoch auch herkömmliche Hochfrequenz-Honvorrichtungen genutzt werden, wobei allerdings beim Tribomutationshonen kein Werkstoff zerspant wird, sondern nicht-schneidende Bearbeitungselemente verwendet werden, die die Tribomutation mechanisch aktivieren bzw. initiieren. In diesem Fall kann z.B. ein „Hochfrequenzhonen mit stumpfen Honleisten" durchgeführt werden oder eine Hochfrequenzbearbeitung mit Kolbenringsegmenten o.dgl.The on the second processing elements 180 acting electromechanical second feed device is adapted to generate in addition to the relatively slow feed movement for the second processing elements a high-frequency oscillating radial movement of the second processing elements. For this purpose, in the power flow of the hollow second Zustellstange 162 an ultrasonic vibrating head 190 provided by a high frequency generator 191 with high-frequency alternating voltage in the ultrasonic range, for example, with frequencies above about 20 kHz, can be controlled. The ultrasonic vibrating head comprises a package of piezoelectric elements which serve as an electromechanical transducer to convert the applied high-frequency alternating voltage into a high-frequency oscillating axial movement of the outer pressure rod 162 convert. This axial oscillation movement is achieved by means of the cooperating inclined surfaces 183 . 184 in the honing tool in a high-frequency oscillating radial movement of the second processing elements 180 implemented. The system is designed so that vibrations with the natural frequency of this vibration system are excited. This oscillating radial movement of the machining elements is an essential difference from the known "high-frequency honing", in which a high-frequency vibration of a honing tool in the axial direction is generated by suitable design of the drive head of a honing machine (see article "High Frequency Honing" Technology and Application "by G. Kappmeyer im Conference Volume "Quality in Manufacturing HONES in Research and Industrial Application", 3rd Symposium 1995, Series of the IWF, Vulkann-Verlag Essen (1995), pp. 3-1 bis 3-18). However, it is also possible to use conventional high-frequency honing devices, although in the case of tribomuth honing no material is machined, but non-cutting processing elements are used which mechanically activate or initiate the tribomutation. In this case, for example, a "high-frequency honing with blunt honing stones" can be performed or a high-frequency machining with piston ring segments or the like.

Die Honmaschine umfasst weiterhin ein nicht näher dargestelltes Fluidkanalsystem, das dazu dient, während des Bearbeitungsprozesses einen flüssigen Kühlschmierstoff in die Bearbeitungszone zu leiten. Wie bei konventionellen Honprozessen kann dadurch zur Unterstützung des Honprozesses ein wasserhaltiger Kühlschmierstoff oder Honöl zugeführt werden, um die bei der spanabhebenden Bearbeitung entstehenden Bearbeitungsrückstände abzutransportieren und um das Honwerkzeug sowie das bearbeitete Werkstück auf moderate Temperaturen, von typischerweise nicht mehr als 40 °C zu kühlen.The Honing machine further comprises a fluid channel system not shown in detail, that serves while the machining process, a liquid coolant into the processing zone conduct. As with conventional honing processes, this can help to support the Honing process, a water-containing cooling lubricant or honing oil are supplied, in order to remove the machining residues that are produced during the machining process and to the honing tool and the machined workpiece to moderate Temperatures, typically not more than 40 ° C to cool.

Die modifizierte Honmaschine 100 kann zusätzlich eine Schmierstoff-Heizeinrichtung 200 zur Aufheizung von flüssigem Schmierstoff auf Temperaturen von mehr als 40 °C, beispielsweise auf Temperaturen von bis zu 90 °C oder darüber umfassen. Dadurch ist es möglich, die bear beitete Innenfläche des Werkstückes während der Bearbeitung mit Hilfe von aufgeheizter Flüssigkeit zeitweise aufzuheizen. Weiterhin kann eine Injektionseinrichtung 210 vorgesehen sein, die es erlaubt, dem flüssigen Schmierstoff während bestimmter Phasen der Bearbeitung tribomutationsfördernde Additive zuzusetzen.The modified honing machine 100 Can additionally a lubricant heater 200 for heating liquid lubricant to temperatures greater than 40 ° C, for example to temperatures of up to 90 ° C or more. This makes it possible to temporarily heat the machined inner surface of the workpiece during processing by means of heated liquid. Furthermore, an injection device 210 be provided, which allows to add tribomutationsfördernde additives to the liquid lubricant during certain stages of processing.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Motorblöcken für Brennkraftmaschinen beschrieben. Vor dem Aufspannen des Motorblocks 106 auf die Aufspannplatte der Honmaschine wurden die Zylinderbohrungen durch Feindrehen oder vergleichbare spanabhebende Bearbeitung so weit vorbereitet, dass die gewünschte Endform und Oberflächenstruktur in einem nachfolgenden Honprozess erzielt werden kann.In the following, a preferred variant of a method according to the invention for machining cylinder running surfaces in the production of engine blocks for internal combustion engines is described. Before clamping the engine block 106 On the clamping plate of the honing machine, the cylinder bores were prepared by fine turning or comparable machining so far that the desired final shape and surface structure can be achieved in a subsequent honing process.

Dieser groben Vorbereitung des Werkstückes folgt ein erster Honvorgang, bei dem man üblicherweise von „Vorhonen" spricht. Dabei werden mit Hilfe geeigneter Honwerkzeuge mit relativer großer Abtragsleistung Bohrungsungenauigkeiten bzw. Bohrungsfehler so weit vermindert, dass in nachfolgenden Honschritten die angestrebte Endform mit relativ geringer Abtragsleistung erzielt werden kann. Beim Vorhonen können beispielsweise Diamanthonleisten eingesetzt werden.This rough preparation of the workpiece This is followed by a first honing process, which usually refers to "pre-honing" with the help of suitable honing tools with relative large removal rate Hole inaccuracies or hole errors reduced so far, that in subsequent honing steps the desired final form with relatively less Abtragsleistung can be achieved. For example, when pre-honing Diamond honing bars are used.

Danach wird in einem ein- oder mehrstufigen Honprozess die endgültige Bohrungsform eingestellt und die gewünschte Oberflächentopographie mit der typischen Kreuzstruktur erzeugt. Bei diesem Verfahrensschritt spricht man üblicherweise vom „Zwischenhonen" oder „Fertighonen". Hierfür wird ein entsprechendes Honwerkzeug an die Honspindel angekoppelt. Im Beispielsfall wird das in 2 schematisch dargestellte Honwerkzeug mit doppelter Zustellung verwendet. Für das Fertighonen werden durch die erste Zustelleinrichtung 150 die Honleisten 170 in Arbeitseingriff mit der vorgehonten Innenfläche der Zylinderbohrung ge bracht. Die in Umfangsrichtung jeweils zwischen den Honsteinen angeordneten zweiten Bearbeitungselemente 180 sind dagegen mit Hilfe der zweiten Zustelleinrichtung zurückgezogen, so dass sie nicht in Arbeitseingriff mit der Bohrungsinnenfläche stehen. Das Honwerkzeug wird in an sich bekannter Weise innerhalb der Bohrung axial oszillierend hin- und herbewegt, während gleichzeitig eine kontinuierliche Rotationsbewegung durchgeführt wird. Es werden Honleisten mit einem feinkörnigen, keramischen Schneidbelag, beispielsweise Siliziumkabid oder Diamant, verwendet. Während des Fertighonens werden die Spitzen des durch das Vorhonen entstandenen Rauheitsprofiles geschnitten, so dass ein resultierendes Oberflächenprofil entsteht, bei dem zwischen tieferen Rillen 310 breitere Plateaus 320 mit relativ geringer Oberflächenrauheit entstehen (Plateauhonen). Das resultierende Oberflächenprofil an der Innenfläche 300 der Zylinderbohrung 305 des Motorblocks 106 ist in 3 schematisch gezeigt.Then, in a one- or multi-step honing process, the final hole shape is set and the desired surface topography is created with the typical cross structure. This process step is usually referred to as "intermediate honing" or "finishing honing". For this purpose, a corresponding honing tool is coupled to the honing spindle. In the example, the in 2 schematically shown honing tool used with double delivery. For the finish honing are by the first delivery device 150 the honing stones 170 in working engagement with the pre-honed inner surface of the cylinder bore ge introduced. The circumferentially between each of the honing stones arranged second processing elements 180 On the other hand, they are withdrawn with the aid of the second feed device, so that they are not in working engagement with the bore inner surface. The honing tool is reciprocated axially oscillating within the bore in a manner known per se, while at the same time a continuous rotational movement is performed. There are honing stones with a fine-grained, ceramic cutting coating, for example Siliziumkabid or diamond used. During finish honing, the tips of the roughness profile produced by the pre-honing process are cut so that a resulting surface profile results, between deeper grooves 310 wider plateaus 320 arise with relatively low surface roughness (Plateauhonen). The resulting surface profile on the inner surface 300 the cylinder bore 305 of the engine block 106 is in 3 shown schematically.

Im Anschluss an das Plateauhonen wird mit dem gleichen Honwerkzeug eine Modifikationsoperation zur Erzeugung einer Tribomutationsschicht 350 in einer der Innenfläche 300 nahen Randzone des Motorblocks durchgeführt. Hierzu werden die mit Schneidbelag belegten Honleisten 170 mit Hilfe der ersten Zustelleinrichtung nach radial innen zurückgezogen, so dass die Honleisten nicht mehr in Arbeitseingriff mit der Innenfläche stehen. Durch Betätigung der zweiten Zustelleinrichtung werden die Bearbeitungselemente 180, von denen in 3 nur eines von mehreren übereinander angeordneten Bearbeitungselementen dargestellt ist, nach radial außen bewegt und in Andruckkontakt mit der plateaugehonten Innenfläche 300 gebracht. Die Bearbeitungselemente 180 sind im Beispielsfall nach Art von Kolbenringen gestaltet und haben nach außen gerichtete, gekrümmte Bearbeitungsflächen 185, die weitgehend glatt und frei von Schneidmitteln sind. Im Beispielsfall bestehen die Bearbeitungselemente 180 aus einem Gusswerkstoff, der an der Bearbei tungsfläche 185 eine Oberflächenrauheit von weniger als 0,3 μm aufweist.Following plateau honing, a modifying operation is performed with the same honing tool to produce a tribomutation layer 350 in one of the inner surface 300 near edge zone of the engine block. For this purpose, the honing stones covered with cutting coating are used 170 withdrawn radially inward with the aid of the first feed device, so that the honing stones are no longer in working engagement with the inner surface. By actuating the second feed device, the processing elements 180 of which in 3 only one of a plurality of superimposed processing elements is shown, moved radially outward and in pressure contact with the plateaugehonten inner surface 300 brought. The editing elements 180 are designed in the example of the nature of piston rings and have outwardly directed, curved machining surfaces 185 , which are largely smooth and free of cutting agents. In the example, there are the editing elements 180 from a casting material, the processing area on the machining 185 has a surface roughness of less than 0.3 microns.

Das Schmierstoff-Zuleitungssystem wird so umgestellt, dass anstelle des bei den vorhergehenden Honoperationen verwendeten Kühlschmierstoffes nun ein herkömmliches Motorenöl mit leistungsverbessernden Zusätzen, beispielsweise Molybdänsulfit, in die Bearbeitungszone eingeleitet wird. Dieser Schmierstoff wird mittels der Heizeinrichtung 200 auf ca. 90 °C aufgeheizt. Es kann auch von Anfang an mit aufgeheiztem Schmierstoff gearbeitet werden.The lubricant supply system is changed so that instead of the previous one The cooling lubricants used in the honing operations now a conventional motor oil with performance-enhancing additives, such as molybdenum sulfide, is introduced into the processing zone. This lubricant is heated by the heater 200 heated to about 90 ° C. It can also be worked from the beginning with heated lubricant.

Das Bearbeitungswerkzeug wird innerhalb der Zylinderbohrung wie beim Honen axial oszillierend hin und herbewegt und gleichzeitig gedreht. Dabei wird durch die mit einem geeigneten Anpressdruck anliegenden glattflächigen Bearbeitungselemente 180 die Oberflächentopographie der plateaugehonten Innenfläche weitgehend unverändert gelassen, da kein substantieller Materialabtrag stattfindet. Gegebenenfalls können kleinere Rauheitsspitzen durch Materialverdrängung noch beseitigt werden. Unter dem Einfluss der Druckkraft der Bearbeitungselemente und des mit Additiven versetzten, heissen Motorenöles entsteht in unmittelbarer Nähe der Innenfläche 300 eine dünne, oberflächennahe Schicht 350, die unmittelbar an die tribologisch beanspruchte Oberfläche des Werkstückes angrenzt und in der die chemische Zusammensetzung, die chemischen Bindungen und/oder die Struktur des Werkstückmaterials sich von den entsprechenden Volumeneigenschaften im Inneren des Materialblockes unterscheiden. Diese Randzone 350 geänderter Materialeigenschaften wird als „Tribomutationsschicht" bezeichnet. Ihre Dicke beträgt je nach Verfahrensführung in der Regel deutlich weniger als 1 μm und liegt häufig in der Größenordnung von weniger als 100 nm oder weniger als 50 nm, z.B. bei 10 bis 40 nm.The machining tool is reciprocated axially within the cylinder bore as in honing and simultaneously rotated. It is characterized by the applied with a suitable contact pressure smooth-surfaced processing elements 180 the surface topography of the plateau-honed inner surface is largely unchanged since there is no substantial removal of material. If necessary, smaller roughness peaks can still be eliminated by material displacement. Under the influence of the compressive force of the processing elements and the offset with additives, hot engine oil is formed in the immediate vicinity of the inner surface 300 a thin, near-surface layer 350 which directly adjoins the tribologically stressed surface of the workpiece and in which the chemical composition, the chemical bonds and / or the structure of the workpiece material differ from the corresponding volume properties in the interior of the material block. This edge zone 350 Depending on the method used, its thickness is generally significantly less than 1 μm and is often of the order of less than 100 nm or less than 50 nm, for example 10 to 40 nm.

4 zeigt eine Ausführungsform eines Honwerkzeuges 430 zur Durchführung einer Modifikationsoperation unmittelbar im Anschluss an einen vorausgehenden Honschritt eines Honverfahrens. Das Tribomutations-Honwerkzeug 430 hat einen Werkzeugkörper 435, an dessen oberem Ende eine Kupplungsstruktur 440 in Form einer Bajonettverbindung zum lösbaren Ankoppeln des Honwerkzeuges an eine Honspindel vorgesehen ist. Um den Umfang des Honwerkzeuges läuft wendelförmig ein Bearbeitungselement 480 aus Kolbenringmaterial derart, dass mehrere Windungsabschnitte in Axialrichtung mit Abstand übereinander liegen. Während das untere Ende 481 des Bearbeitungselementes am Werkzeugkörper fixiert ist, greift am beweglichen oberen Ende 482 eine Zustelleinrichtung an, die es erlaubt, durch Zusammenziehen der Wendel die Bearbeitungselemente zurück zu ziehen bzw. durch Aufdrehen der Wendel den Bearbeitungsdurchmesser zu erweitern und den Bearbeitungsdruck einzustellen. 4 shows an embodiment of a honing tool 430 for performing a modification operation immediately after a preliminary honing step of a honing process. The Tribomotion Honing Tool 430 has a tool body 435 , at the upper end of a coupling structure 440 is provided in the form of a bayonet connection for releasably coupling the honing tool to a honing spindle. Around the circumference of the honing tool helically a machining element runs 480 of piston ring material such that a plurality of turns sections in the axial direction at a distance above each other. While the bottom end 481 the machining element is fixed to the tool body, engages the movable upper end 482 a feed device, which allows pulling back the processing elements by contraction of the coil or to expand by turning the coil, the processing diameter and adjust the processing pressure.

Das im Einbauzustand in einer Umfangsnut des Werkzeugkörpers liegende Bearbeitungselement 580 in 5 besteht aus einem Kobenringmaterial, hat glatte Außenflächen und zwei mit geringem Abstand gegenüberliegende freie Enden, deren Abstand mit Hilfe einer Zustelleinrichtung so verändert werden kann, dass sich durch Abstandsänderung der Durchmesser des Ringes ändert. Auf diese Weise können die Bearbeitungsflächen zugestellt bzw. zurückgezogen werden. An einem Honwerkzeug können mehrere dieser ringförmigen Bearbeitungselemente gemeinsam oder individuell verstellbar mit axialem Abstand übereinander angeordnet sein.The lying in the installed state in a circumferential groove of the tool body processing element 580 in 5 consists of a Kobenringmaterial, has smooth outer surfaces and two closely spaced free ends whose distance can be changed by means of a delivery device so that changes by changing the distance of the diameter of the ring. In this way, the processing surfaces can be delivered or withdrawn. On a honing tool more of these annular processing elements can be arranged together or individually adjustable with axial spacing one above the other.

Bei einer anderen Verfahrensvariante wird die Entstehung der Tribomutationsschicht dadurch gefördert, dass zusätzlich zu dem kontinuierlich wirkenden Anpressdruck der Bearbeitungselemente durch Einschalten des Hochfrequenzgenerators 191 der Ultraschallschwingkopf 190 in Vibration versetzt wird, wodurch eine in Radialrichtung wirkende Vibration der Bearbeitungselemente 180 herbeigeführt wird, die eine hämmernde Beanspruchung der bearbeiteten Innenfläche 300 bewirkt. Durch diese zusätzliche mechanische Aktivierung kann das Entstehen einer Tribomutationsschicht gefördert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine hochfrequent oszillierende Axialbewegung erzeugt werden.In another variant of the method, the formation of the tribomutation layer is promoted by the fact that in addition to the continuously acting contact pressure of the processing elements by switching on the high frequency generator 191 the ultrasonic vibrating head 190 is vibrated, whereby a radially acting vibration of the processing elements 180 caused a hammering stress on the machined inner surface 300 causes. This additional mechanical activation can promote the formation of a tribomutation layer. Alternatively or additionally, a high-frequency oscillating axial movement can be generated.

Bei einer anderen Verfahrensvariante wird für die Modifikationsoperation die Eingriffszone zwischen den Bearbeitungselementen und der Innenfläche durch Zuleitung von aufgeheiztem Schmierstoff auf Temperaturen von deutlich über 40 °C, beispielsweise auf 60 °C oder mehr aufgeheizt. Hierzu kann die Heizeinrichtung 200 aktiviert werden, die den Schmierstoff auf die gewünschte Temperatur aufheizt. Auf diese Weise ist eine thermische Aktivierung der Entstehung der Tribomutationsschicht möglich.In another variant of the method for the modification operation, the engagement zone between the processing elements and the inner surface is heated by supplying heated lubricant to temperatures well above 40 ° C, for example to 60 ° C or more. For this purpose, the heater 200 activated, which heats the lubricant to the desired temperature. In this way, thermal activation of the formation of the tribomutation layer is possible.

Bei jeder der Verfahrensvarianten wird ein Motorblock für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer Bohrung mit einer als Zylinderlauffläche dienenden Innenfläche geschaffen, wobei das Werkstück nach einer Bearbeitung der Innenfläche und vor dem bestimmungsgemäßen Gebrauch eine Tribomutationsschicht in einer der Innenfläche nahen Randzone des Werkstückes aufweist und wobei die Innenfläche eine gehonte Innenfläche, insbesondere mit einem Kreuzschliffmuster, ist.at Each of the variants of the method becomes an engine block for an internal combustion engine with at least one bore with a serving as a cylinder surface palm created, with the workpiece after processing the inner surface and before the intended use a Tribomutationsschicht has in a near the inner surface edge zone of the workpiece and the inner surface a honed inner surface, especially with a cross-cut pattern.

Claims

A method for machining an inner surface of a bore in a workpiece, in particular for machining a cylinder surface in the manufacture of engine blocks for internal combustion engines, wherein at least one machining tool is moved within the bore and at least one machining element attached to the machining tool, a processing of the inner surface, wherein the method comprises at least one modification operation for producing a tribo-mutation layer in a peripheral zone near the inner surface of the workpiece.

The method of claim 1, wherein the modification operation so performed becomes that the surface texture characterized by roughness values the inner surface not changed significantly becomes.

The method of claim 1 or 2, which is a one-stage or multi-level honing process, is one or more modification operations are integrated.

Method according to one of the preceding claims, wherein the modification operation after a final topography shaping Operation as a substantially topography-neutral modification operation carried out In particular, the topography-shaping operation is a Honing operation, a hon lapping operation or a laser structuring operation.

Method according to one of claims claim 1 to 3, wherein the modification operation at least in phases during a topographically shaping machining operation, in particular a honing operation, as a substantially topography-neutral modification operation is performed.

Method according to one of the preceding claims, wherein for the Modification operation a liquid At least one of the tribomutation promoting lubricants is used Additive is added, wherein as an additive molybdenum, tin, Lithium, tungsten, sulfur, carbon or a composition is used with at least one of these substances.

Method according to one of the preceding claims, wherein for the Modification operation a liquid Lubricant is used, the at least one the wear protection promotional Additive is added, in particular at least one additive with zinc, Phosphorus and / or sulfur, preferably zinc dithiophosphate (ZnDTP) and / or an ashless phosphate compound as an additive is used.

Method according to one of the preceding claims, wherein while the modification operation, an engagement zone between the machining element and the inner surface to temperatures of more than 40 ° C is heated.

Method according to one of the preceding claims, wherein while the modification operation in the bore a liquid lubricant introduced which has a temperature of more than 40 ° C.

Method according to one of the preceding claims, wherein the editing elements during the modification operation at least temporarily to a working temperature heated by more than 40 ° C. become.

Method according to one of the preceding claims, wherein while the modification operation, the workpiece at least in one of the machined palm near surface area independently possibly generated frictional heat is heated to a temperature of more than 30 ° C.

Method according to one of the preceding claims, wherein while the modification operation substantially non-cutting processing elements with a contact pressure in working engagement with the inner surface of the Bore be brought and the contact pressure and movement of the Machining tool adapted to the workpiece so that in the edge zone to a substantially friction-induced increase in temperature Temperatures above 30 ° C takes place.

Method according to one of the preceding claims, wherein while the modification operation, the machining tool at least temporarily a rotational speed of more than 300 revolutions per minute is rotated within the bore.

Method according to one of the preceding claims, wherein for support the mechanical activation of the tribomutation during the modifier operation an ultrasonic excitation of the machining tool is performed.

The method of claim 14, wherein the ultrasound excitation so performed that will be an oscillating transverse contraction of the machining tool that results in a hammering Loading of the machined inner surface by the processing elements leads.

Machining tool for machining an inner surface of a Drilling in a workpiece, in particular for processing a cylinder surface at the production of engine blocks for internal combustion engines, wherein the machining tool is constructed so that be thing by the construction of the machining tool during movement of the Machining tool in the hole a generation of a tribo mutation layer approach in one of the inner surface Edge zone of the workpiece causes or promoted becomes.

Machining tool according to claim 16, wherein the machining tool is adapted for use in a honing machine and a coupling structure for releasably securing the Be has working tool on a honing spindle.

A machining tool according to claim 16 or 17, wherein in the machining tool at least one electric heater is integrated.

Machining tool according to one of claims 16 to 18, wherein the machining tool is not an expansion system belonging fluid channels to the leadership of heating fluid contains.

Machining tool according to one of claims 16 to 19, wherein the machining tool includes at least one light source, the for one areal optical heating the inner surface while drilling the modification operation to temperatures between 100 ° C and 300 ° C. is.

Machining tool according to one of claims 16 to 20, wherein the machining tool at least one non-cutting Has processing element, which provided for a pressure contact with the inner surface working surface which is substantially smooth and free of cutting agents is.

Machining tool according to one of claims 16 to 21, wherein the machining tool with as processing elements serving piston ring segments is equipped and / or at least a ring-shaped or helical Has machining element of a piston ring material.

Processing machine for processing an inner surface of a Drilling in a workpiece, in particular for processing a cylinder surface at the production of engine blocks for internal combustion engines, with at least one tool spindle for moving one to the tool spindle coupled machining tool within the bore such, that by at least one attached to the machining tool Processing element is a processing of the inner surface, wherein the processing machine at least one device for supporting a modification operation to create a tribomutation layer in one of the inner surfaces Edge zone of the workpiece includes.

Processing machine according to claim 23, wherein the Processing machine as a means of supporting a Modification operation designed or usable electric heating control for the electrical control of an integrated into a machining tool having electrical heating device.

Processing machine according to claim 23 or 24, wherein the processing machine as a means of supporting a Modification operation designed or usable lubricant heater for heating up liquid Lubricant is assigned to temperatures of more than 40 ° C.

Processing machine according to one of claims 23 to 25, wherein the processing machine for fast rotation at least a tool spindle has a spindle drive for speed of more than 300 revolutions per minute.

Processing machine according to one of claims 23 to 26, wherein the processing machine as a means of supporting a Modification operation designed or usable injection system for injecting at least one additive into one for guiding Has lubricant provided fluid channel.

Processing machine according to one of claims 23 to 27, wherein the processing machine is a honing machine.

workpiece with at least one hole, the one in the intended use of the workpiece tribologically stressed inner surface has, in particular engine block for one Internal combustion engine having at least one bore with a serving as a cylinder surface Inner surface, where the workpiece after processing the inner surface and before the intended use a honed inner surface with a cross-cut pattern and a tribomutation layer in one of the inner surface near edge zone of the workpiece having.