DE102007024569A1 - Method for manufacturing boreholes in housings, involves shifting reference housing in operating condition and design form corresponding to operating form of borehole is manufactured in operating condition of reference housing - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bohrungen in Gehäusen, insbesondere von Zylinderbohrungen für Hubkolbenmaschinen in Zylinderkurbelgehäusen, wobei die Bohrungen in einem unbelasteten Zustand eine Ausgangsform und im Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende Betriebsform aufweisen.The The invention relates to a method for producing holes in Housings, in particular cylinder bores for Reciprocating engines in cylinder crankcases, wherein the Holes in an unloaded state an initial shape and in the Operating state deviates from the initial form of operation exhibit.
Ein
derartiges Verfahren ist insbesondere aus der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derart bekanntes Verfahren weiterzubilden.Of the present invention is based on the object, such a known To further develop the procedure.
Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Das Verfahren läuft dabei wie folgt
ab:
Zunächst wird ein Gehäuse als Referenzgehäuse
in einen betriebsähnlichen Zustand versetzt. In diesem betriebsähnlichen
Zustand wird dann eine der Betriebsform entsprechende, insbesondere
zylindrisch ausgebildete Sollform der Bohrung hergestellt. Anschließend
wird das Referenzgehäuse in den unbelasteten Zustand versetzt
und die sich aus der Sollform ergebende, aufgrund der Versetzung
in den unbelasteten Zustand nicht mehr zylindrisch ausgebildete
Ist-Ausgangsform der Bohrung vermessen. Auf Basis der gemessenen
Daten wird dann die ebenfalls nicht zylindrische Soll-Ausgangsform
ermittelt und mit einem Bearbeitungsverfahren in weitere Gehäuse
im unbelasteten Zustand eingebracht.This object is achieved by a method having the features of claim 1. The procedure proceeds as follows:
First, a housing is set as a reference housing in a run-like state. In this operating state similar to the operating form corresponding, in particular cylindrically designed desired shape of the bore is then made. Subsequently, the reference housing is placed in the unloaded state and the resulting from the desired shape, measured due to the displacement in the unloaded state no longer cylindrically formed actual output form of the bore. On the basis of the measured data, the likewise non-cylindrical nominal output shape is then determined and introduced by means of a processing method into further housings in the unloaded state.
Dadurch, dass bei der Erfindung die insbesondere zylindrische ausgebildete Sollform im betriebsähnlichen Zustand des Referenzgehäuses in dieses eingebracht wird, kann gewährleistet werden, dass die Einbringung der sich daraus ergebenden Ausgangsform in weitere Gehäuse bei deren Betrieb zu Betriebsformen führt, die der Sollform entsprechen oder dieser zumindest sehr nahe kommen. Im Unterschied zum vorbekannten Stand der Technik wird folglich nicht die im betriebsähnlichen Zustand vorhandene Betriebsform vermessen, sondern eine der Betriebsform entsprechende Sollform direkt im Betrieb bzw. betriebsähnlichen Zustand in das Gehäuse eingebracht.Thereby, that in the invention, in particular the cylindrical formed Target shape in the operating state of the reference housing can be introduced into this, it can be ensured that the introduction of the resulting initial form in more Housing during operation leads to operating forms, which correspond to the target shape or at least come very close. In contrast to the prior art, therefore not the type of operation existing in the operational state measured, but one of the operating form corresponding target shape directly in the operation or similar state in the Housing introduced.
Die Sollform kann dabei grundsätzlich identisch mit der Betriebsform sein. Dann ist allerdings die Sollform mit identischen Bearbeitungsschritten herzustellen wie die Betriebsform. Auch eine Feinstbearbeitung, insbesondere eine Honbearbeitung, ist dann zur Herstellung der Sollform erforderlich.The Sollform can basically identical to the operating form be. Then, however, the desired shape is to be produced with identical processing steps like the operating form. Also a superfinishing, in particular a Honbearbeitung, is then required to produce the desired shape.
Um den Aufwand der Herstellung der Sollform im betriebsähnlichen Zustand des Referenzgehäuses zu verringern, kann vorgesehen sein, dass die Sollform um ein Feinstbearbeitungsaufmaß kleiner als die Betriebsform ist und dass bei der Ermittlung der Soll-Ausgangsform das Feinstbearbeitungsaufmaß berücksichtigt wird. Das Feinstbearbeitungsaufmaß ist das Aufmaß, welches bei der Feinstbearbeitung, insbesondere bei einer Honbearbeitung, abzutragen ist. Das Feinstbearbeitungsaufmaß beträgt zwischen 10 μm und 100 μm und insbesondere zwischen 15 μm und 70 μm.Around the effort of producing the desired shape in the company-like Condition of the reference housing can be reduced be that the nominal shape smaller by a Feinstbearbeitungsaufmaß than the operating form and that in determining the desired output form the finishing allowance is taken into account. The microfinance allowance is the allowance which in superfinishing, in particular during honing, is to be paid off. The microfinishing allowance is between 10 μm and 100 μm and in particular between 15 μm and 70 μm.
Für den Fall, dass die Sollform um das Feinstbearbeitungsaufmaß kleiner als die Betriebsform ist, bietet sich an, die Sollform mittels eines Schrupp- und anschließenden Schlichtverfahrens in das Gehäuse einzubringen. Für den Fall, dass die Sollform auch die Feinstbearbeitung beinhaltet, kann zusätzlich ein Honverfahren Anwendung finden, insbesondere zur Herstellung einer zylindrischen Form. Die Abweichungen von einem exakten Zylinder sind dabei vorteilhafterweise im Bereich von weniger als 7 μm.For the case that the nominal shape smaller by the Feinstbearbeitungsaufmaß As the operating form is, it makes sense to use a roughing and subsequent finishing process in the housing contribute. In the event that the desired shape also the Fine machining includes, in addition, a honing process Find application, in particular for the production of a cylindrical Shape. The deviations from an exact cylinder are advantageously in the range of less than 7 μm.
Die Wärmeausdehnung kann insbesondere entweder gemessen und/oder theoretisch, insbesondere rechnerunterstützt, ermittelt werden. Vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse durch Erwärmung und/oder durch statisches Verpressen in den betriebsähnlichen Zustand versetzt wird. Die Erwärmung des Gehäuses auf eine Temperatur, die der Betriebstemperatur entspricht, kann insbesondere durch gezieltes Erwärmen des Gehäuses erreicht werden. Das statische Verpressen kann insbesondere durch Verschrauben des Gehäuses mit einem eine Bearbeitung zulassenden Deckel erfolgen. Der Deckel kann insbesondere als Bearbeitungsbrille ausgebildet sein.The Thermal expansion in particular can either be measured and / or theoretically, in particular computer-aided, determined become. It is advantageous if the housing by heating and / or by static compression in the plant-like Condition is shifted. The heating of the housing to a temperature that corresponds to the operating temperature can in particular by targeted heating of the housing be achieved. The static compression can in particular by Screwing the housing with a machining permit Cover done. The lid can be used in particular as a processing goggles be educated.
Da in der Regel die Bohrung in der Ausgangsform ein gewisses Fertigungsmaß aufzuweisen hat, dass sich bei unterschiedlichen Temperaturen des Gehäuses im Betriebszustand und im unbelasteten Zustand von der Soll-Ausgangsform um ein Wärmeausdehnungsmaß unterscheidet, kann bei der Ermittlung der Soll-Ausgangsform die Wärmeausdehnung beziehungsweise Wärmeschrumpfung des Gehäuses berücksichtigt werden.There usually the bore in the initial form to show a certain manufacturing scale has that at different temperatures of the case in the operating state and in the unloaded state of the desired output form to differentiate a thermal expansion, can in determining the desired output form, the thermal expansion or Heat shrinkage of the housing considered become.
Bei der Ermittlung der Soll-Ausgangsform kann eine Abweichung vom betriebsähnlichen Zustand zum tatsächlichen Betriebszustand berücksichtigt werden, insofern eine Abweichung vorliegt. Insbesondere kann ein dynamisches Verhalten des Gehäuses im Betriebszustand, insbesondere dann, wenn das Gehäuse als Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolbenmaschine ausgebildet ist, berücksichtigt werden. Das dynamische Verhalten kann dabei insbesondere computergestützt ermittelt werden.When determining the desired output form, a deviation from the operating state to the actual operating state can be taken into account, insofar as there is a deviation. In particular, a dynamic behavior of the Housing in the operating state, especially when the housing is designed as a cylinder crankcase of a reciprocating engine, are taken into account. The dynamic behavior can be determined in particular computer-aided.
Das Vermessen der Ist-Ausgangsform erfolgt vorzugsweise über ein Koordinatenmessgerät, dass ein dreidimensionales Abbild der Ist-Ausgangsform bereitstellt.The Measuring the actual output form is preferably via a coordinate measuring machine that produces a three-dimensional image the actual output form provides.
Das Bearbeitungsverfahren zum Einbringen der Soll-Ausgangsform in die weiteren Gehäuse kann insbesondere ein Ausspindeln und ein anschließendes Formhonen umfassen. Das Ausspindeln seinerseits umfasst vorzugsweise eine Schruppbearbeitung und eine anschließende Schlichtbearbeitung. Die Schruppbearbeitung und die Schlichtbearbeitung können insbesondere zylindrisch erfolgen. Die Unrundheit der Soll-Ausgangsform kann dann ausschließlich durch das Formhonen bereitgestellt werden. Allerdings ist hierfür ein relativ hohes Honaufmaß im Bereich von 50 μm bis 70 μm erforderlich.The Processing method for introducing the desired output form in the further housing can in particular a spindling and include a subsequent Formhonen. The unwinding in turn, preferably includes a roughing and a subsequent finishing processing. Roughing and the finishing can be particularly cylindrical respectively. The runout of the desired output form can then exclusively be provided by the shaping. However, this is for this a relatively high Honaufmaß in the range of 50 microns up to 70 μm required.
Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass die Schruppbearbeitung zylindrisch und die Schlichtbearbeitung unrund erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass das Honaufmaß wesentlich geringer, insbesondere im Bereich von 15 μm bis 30 μm, auszufallen hat. Zur unrunden Schlichtbearbeitung kann insbesondere ein adaptives Werkzeug, ein interpolierendes Werkzeug, ein hydraulisches Raumwerkzeug und/oder ein Zirkularsausspindelverfahren Verwendung finden.on the other hand can also be provided that the roughing cylindrical and the finishing is done out of round. This has the advantage that the honing allowance is much lower, especially in the Range of 15 microns to 30 microns to precipitate. For non-round finishing machining, in particular an adaptive Tool, an interpolating tool, a hydraulic room tool and / or a circular Ausspindelverfahren find use.
Das Formhonen erfolgt insbesondere durch frei im Raum ansteuerbare Honsteine.The Form honing is done in particular by freely controllable in the room honing stones.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the following description, based on which in the figures illustrated embodiments of the invention in more detail are described and explained.
Dabei zeigen:there demonstrate:
In
der
Um
im Betriebszustand eine möglichst zylinderförmige
Betriebsform der Bohrung zu erreichen, wird wie im Folgenden zur
Ein
Referenzgehäuse
Nachdem
das Referenzgehäuse
Anschließend
wird die Bearbeitungsbrille
In diesem Zustand wird die sich aus der zylindrischen Sollform ergebende nicht zylindrische Ist-Ausgangsform der Bohrung vermessen.In This condition is the resulting from the cylindrical nominal shape measured non-cylindrical actual output form of the bore.
Aus
der gemessenen Ist-Ausgangsform kann dann die Soll-Ausgangsform
ermittelt werden. Ist die Soll-Form der Bohrung um das Feinstbearbeitungsaufmaß kleiner
als die vorzusehende Betriebsform, ist dies bei der Ermittlung der
Soll-Ausgangsform zu berücksichtigen. Zudem kann der Temperatureinfluss
berücksichtigt werden. Ferner kann das dynamische Verhalten
des Gehäuses
Um auf ein angegebenes Fertigungsmaß d1 der Bohrung im unbelasteten Zustand zu gelangen, kann insbesondere zunächst die Sollform der Bohrung im betriebsähnlichen Zustand mit einem derartigen Fertigungsmaß d1, das beispielsweise 81,925 mm betragen kann, hergestellt werden. Aufgrund der Abkühlung des Gehäuses im unbelasteten Zustand ergibt sich eine Ist-Ausgangsform mit einem Maß d2, das kleiner ist als das Fertigungsmaß d1. Der Temperatureinfluss lässt sich folglich mit Δd = d1 – d2 errechnen. Der Temperatureinfluss kann zudem über Simulationen errechnet werden und mit dem gemessenen Δd verglichen werden.Around to a specified production dimension d1 of the bore in the unloaded State, in particular, initially the desired shape the bore in the operation-like state with such Production dimension d1, for example, be 81.925 mm can be produced. Due to the cooling of the housing in the unloaded state results in an actual output form with a Dimension d2, which is smaller than the production dimension d1. The temperature influence can therefore be with Δd = calculate d1 - d2. The influence of temperature can also be simulated are calculated and compared with the measured Δd.
Um im unbelasteten Zustand auf das Fertigungsmaß d1 zu gelangen, kann eine erneute Bearbeitung der Bohrung im betriebsähnlichen Zustand erfolgen, allerdings mit einem Fertigungsmaß d3, das sich aus dem Fertigungsmaß d1 zuzüglich dem Maß Δd ergibt: d3 = d1 + Δd. Dadurch soll erreicht werden, dass sich im unbelasteten Zustand eine Ist-Ausgangsform mit den korrekten Nenndurchmessern ergibt.Around arrive at the production dimension d1 in the unloaded state, may be a re-machining of the hole in the plant-like Condition, but with a production dimension d3, resulting from the production dimension d1 plus the Dimension Δd gives: d3 = d1 + Δd. Thereby should be achieved that in the unloaded state, an actual output form with the correct nominal diameters.
Nachdem die Soll-Ausgangsform auf Basis der gemessenen Ist-Ausgangsform errechnet wurde, kann die Soll-Ausgangsform serienmäßig in weitere, sich im unbelasteten Zustand befindende Kurbelwellengehäuse, eingebracht werden. Das Einbringen erfolgt dabei mit einem Bearbeitungsverfahren, das insbesondere ein Ausspindeln mit einer Schruppbearbeitung und einer anschließenden Schlichtbearbeitung umfasst. Die Schruppbearbeitung und die Schlichtbearbeitung können dabei jeweils zylindrisch erfolgen. Denkbar ist auch, dass die Schlichtbearbeitung unrund erfolgt. Die Feinstbearbeitung erfolgt dann durch Formhonen, insbesondere mittels eines frei im Raum ansteuerbaren Honsteins.After this the desired output form based on the measured actual output form was calculated, the target output form can be standard in further, in the unloaded condition located crankshaft housing, be introduced. The introduction takes place with a processing method, in particular a spindling with a roughing and a subsequent finishing treatment comprises. Roughing and the finishing can be done in each case cylindrical. It is also conceivable that the finishing treatment is out of round. The Superfinishing is then carried out by shaping, in particular by means of a freewheel controllable in the room.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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