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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen
eines Werkstücks
und Anwenden von elektrolytischer Nachbearbeitung auf Honsteine.
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Zum
Nachbearbeiten einer Innenoberfläche eines
zylindrischen Werkstücks,
wie etwa einer Zylinderbohrung für
ein Automobil, ist ein hoher Grad an Präzision erforderlich. Zu diesem
Zweck wird das Werkstück
mittels einer Honvorrichtung einer Honbehandlung unterzogen. Durch
die Honbehandlung wird es möglich,
die Behandlungspräzision
wirksam zu verbessern, wie etwa der Rundheits-, Geradheits- und
Rauigkeitsgrade in Bezug auf eine Innenoberfläche einer Zylinderwand oder
dgl., die durch Feinbohren und Schleifen behandelt worden ist.
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Die
Honvorrichtung enthält
ein Honwerkzeug, das Honsteine (Schleifräder) in der Form radial angeordneter
rechteckiger Stangen enthält.
Hierbei üben
die Honsteine einen Kontaktdruck auf eine Innenoberfläche eines
zylindrischen Werkstücks
aus, um dies in Bezug auf den Durchmesser des Werkstücks in Richtung
nach außen
zu schleifen. Daher wird das Werkstück durch die hin und her gehende Drehung
des Honwerkzeugs über
die Gesamtlänge des
Werkstücks
schleifend nachbearbeitet.
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Wenn
eine Honbehandlung mit der Honvorrichtung ausgeführt wird, drehen sich die Honsteine in
Umfangsrichtung hin und her und bewegen sich gleichzeitig in Längsrichtungen
des zylindrischen Werkstücks
(nachfolgend wird dies als drehende Hin- und Herbewegung bezeichnet).
Im Ergebnis wird auf der Oberfläche
des Werkstücks
eine Schleifspur in der Form eines spiraligen Netzes ausgebildet,
das als Kreuzschraffurmuster bezeichnet wird. Das Kreuzschraffurmuster
hat die Funktion, darin Schmieröl
zurückzuhalten,
was für
eine Zylinderbohrung einer Brennkraftmaschine erforderlich ist.
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Allgemein
gesagt hat jeder der Honsteine die Form einer rechteckigen Stange,
die aus extrem harten und kleinen Schleifpartikeln, wie etwa Aluminiumoxid
und Siliciumcarbid, hergestellt ist, wobei die Partikel durch ein
Bindemittel verbunden sind. Es werden Honsteine verwendet, die,
während
ein Werkstück
geschliffen wird, ausgezeichnete autogene Eigenschaften haben, d.h.
selbstnachbearbeitende Eigenschaften (ein Phänomen, dass frische Schleifpartikel
nach dem Verschleiß hervortreten,
und abgeflachte Schleifpartikel herausfallen).
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Selbst
wenn man ausgezeichnete Honsteine auswählt, verändert sich die Bearbeitungspräzision des
Werkstücks
in Abhängigkeit
von der autogenen Eigenschaft des Materials. Die autogenen Zyklen
der Honsteine werden z.B. durch unterschiedliche Verarbeitungspräzision von
Werkstücken
beeinträchtigt, die
zuvor etwa durch Feinbohren und Schleifen behandelt worden sind,
durch unterschiedliche Formen der Honsteine aufgrund der Herstellung
der Honsteine, sowie Verunreinigung der bei der Honbehandlung verwendeten
Honflüssigkeit.
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Wenn
das autogene Phänomen
der Honsteine über
die Oberfläche
der Steine hinweg nicht gleichmäßig gehalten
wird, können
einige Nachteile auftreten. Es wird nämlich möglich, dass Schleifstaub/rest
in Lücken
gepresst wird, die an den Oberflächen
der Honsteine ausgebildet sind (Laden/Verstopfen), dass die ursprüngliche
unebene Oberfläche der
Schleifpartikel verschleißt
und abgeflacht wird, ohne dass die verschlissenen Schleifpartikel
herausfallen (Abflachen/Dellenbildung), und die Schleifpartikel
schon bei einem kleinen Schleifwiderstand oder Aufprall (Abwurf)
herausfallen, die Rauigkeit der Behandlungsoberfläche abnimmt,
die Behandlungsoberfläche
durch Schleifen getempert wird und die Honsteine durch Bruch während des
Schleifbetriebs beschädigt
werden. Darüber
hinaus kann die Bearbeitungszeit zu lang ausgeweitet werden. Dementsprechend
ist es notwendig, die Honsteine häufig einer Nachbearbeitungsbehandlung
zu unterziehen.
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Es
sind viele Arten von Bearbeitungsmaßnahmen zum Nachbearbeiten
von Steinen vorgeschlagen worden. Z.B. zeigt 7, dass
ein Honstein-Nachbearbeitungselement 103 oberhalb
eines Werkstücks
W angebracht wird. Das Nachbearbeitungselement 103 hat
die Form eines Hohlzylinders und ist mit einer Einsetzführung 102 integriert,
die auch die Form eines Hohlzylinders hat. Die Einsetzführung 102 wird
zum Einführen
eines Honwerkzeugs 105 in das Werkstück W verwendet, sodass das
Honwerkzeug 105 von der zylindrischen Innenoberfläche Wa des
Werkstücks
W umgeben ist. Die Honbehandlung wird durch ein rotierendes Element 101 auf
das Werkstück
W angewendet. Der Innendurchmesser des Nachbearbeitungselements 103 und
der Arbeitsdurchmesser der Honsteine 106 des Honwerkzeugs 105 werden
so vorbereitet, dass sie angenähert
gleich sind, und dann werden die Nachbearbeitungssteine 104 an
der Innenseite des Nachbearbeitungselements 103 vorgesehen.
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Die
zylinderförmige
Innenoberfläche
Wa des Werkstücks
W wird mittels des Honwerkzeugs
105 einer Honbehandlung
unterzogen. Die Einsetzführung
102 und
das Nachbearbeitungselement
103 werden, zu einer geeigneten
Zeit zur Nachbearbeitung, durch das rotierende Element
101 in
Drehung versetzt. Dann wird das Honwerkzeug
105 in ein Nachbearbeitungselement
103 eingesetzt,
welches die Honsteine
106 in radialer Richtung nach außen drückt. Dementsprechend
stehen die Honsteine
106 nach außen vor, um den Nachbearbeitungsstein
104 zu
kontaktieren. Das Honwerkzeug
105 führt in diesem Zustand eine
drehende Hin- und Herbewegung durch. In der
JP (Kokai) 07 (1995)-096462 ist
offenbart, dass die Honsteine
106 durch die drehende Hin- und
Herbewegung einer Nachbearbeitung unterzogen werden, während der
Honstein
106 an dem Honwerkzeug
105 verbleibt.
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Andererseits
wird häufig
ein Metallverbundrad verwendet, das durch Kombination von Honsteinen
mit Schleifpartikeln über
eine elektrisch leitfähige Verbindung,
die aus Bronze oder Gusseisen hergestellt ist, erhalten wird. Als
Nachbearbeitungsprozesse für
solche Honsteine werden verschiedene elektrolytische Nachbearbeitungsverfahren
vorgeschlagen.
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Z.B.
zeigt
8, dass ein Steinhalter
112 zur elektrolytischen
Nachbehandlung an einem Honkopf
111 vorgesehen ist. Ein
Honstein
115, der aus Schleifpartikeln und einer elektrisch
leitfähigen
Verbindung hergestellt ist, ist an dem Honhalter
112 vorgesehen.
In diesem Zustand wird eine Elektrode
113 durch den Honhalter
112 nahe
an eine Bearbeitungsoberfläche
gebracht, d.h. eine Außenoberfläche des Honsteins
115,
die an einer vorbestimmten Position angeordnet ist. Die Elektrode
113 hat
eine Oberfläche
113a (gegenüberliegende
Fläche
113a),
die einen Querschnitt in der Form eines Kreisbogens hat. Die gegenüberliegende
Oberfläche
113a ist
gegenüber
der Außenoberfläche des
Honsteins
113 mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen
angeordnet. Der gegenüberliegenden
Oberfläche
113a wird eine
elektrisch leitfähige
Honflüssigkeit,
wie etwa ein wässriges
Kühlmittel,
durch einen Kanal
113b zugeführt. Ferner ist ein Spannungsanlegeelement
114 zwischen
dem Honstein
115 und der Elektrode
113 vorgesehen.
Mit dieser Vorrichtung wird das Anlegen einer vorbestimmten Spannung
zwischen dem Honstein
115 und der Elektrode
113 gleichzeitig
damit ausgeführt,
dass einem Abschnitt zwischen dem Honstein
115 und der
Elektrode
113 die elektrisch leitfähige Honflüssigkeit zugeführt wird.
Somit wird der elektrolytische Nachbearbeitungsprozess durch Elektrolysieren
der elektrisch leitfähigen
Verbindung an der Außenoberfläche des
Honsteins
115 durchgeführt,
um zu bewirken, dass die Schleifpartikel von der Außenoberfläche des
Honsteins
115 vorstehen. Diese Art von elektrolytischem
Nachbearbeitungsverfahren ist aus der
JP (Kokai) 2001-62721 bekannt.
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Das
japanische Patent Nr. 2838314 offenbart ein
Verfahren zum abwechselnden Durchführen von elektrolytischer Nachbearbeitung
und Honbehandlungen. Zur Ausführung
dieses Verfahrens wird ein Werkstück
122 auf einem drehbaren
Spanner
121 an einem Prozessor vorgesehen, und ein Metallverbundrad
125 wird
an einem Spanner (nicht gezeigt) vorgesehen, der zu dem Werkstück
122 weist
und eine drehende Hin- und Herbewegung durchführt. Es wird auch eine Elektrode
124 verwendet,
die eine zum Rad
125 weisende Elektrodenoberfläche
124a sowie
eine Honflüssigkeits-Zufuhröffnung
124b aufweist.
Zwischen dem Rad
125 und der Elektrode
124 wird
eine vorbestimmte Spannung erzeugt, während sich das Rad
125 an
einer Position zwischen dem Werkstück
122 und der Elektrode
124 vor
und zurück dreht.
Gleichzeitig wird von der Honflüssigkeits-Zufuhröffnung
124b zu
einem Zwischenraum zwischen dem Rad
125 und der Elektrode
124 eine
elektrisch leitfähige
Flüssigkeit,
wie etwa Kühlmittel,
zugeführt. Auf
diese Weise werden die elektrolytischen Nachbearbeitungs- und Honbehandlungen
abwechselnd ausgeführt.
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Die
JP (Kokai) 07 (1995)-096462 hat
jedoch eine solche Struktur, dass Positionen des Nachbearbeitungselements
103 und
der Einsetzführung
102 ausgetauscht
werden, um nach dem Schleifen der Werkstücke das Nachbearbeiten der
Honsteine
106 auszuführen.
Daher ist vor der Nachbearbeitungsbehandlung der Honsteine
106 ein
zusätzlicher
Schritt, d.h. für
das Positionieren der Einsetzführung
102 und des
Nachbearbeitungselements
103, erforderlich. Dementsprechend
wird die Gesamtdauer des Honzyklus verlängert, und daher besteht die
Möglichkeit, dass
die lange Betriebszeit die Effizienz der Honbehandlung beeinträchtigen
könnte.
Darüber
hinaus ist es nicht möglich,
den Nachbearbeitungszustand und die Nachbearbeitungszeitgebung ohne
Messung der Bearbeitungspräzision
des Werkstücks
zu bewerten. Daher ist es schwierig, dieses Verfahren auf ein kontinuierlich
betriebenes Massenproduktionssystem anzuwenden.
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In
der
JP (Kokai) 2001-62721 ist
es erforderlich, einen Honhalter
112 an dem Honkopf
111 vorzusehen,
und Honsteine
115 an dem Honhalter, um die Honsteine
115 nachzubearbeiten.
Hier wird anstelle des Honwerkzeugs der Honhalter
112 zur
elektrolytischen Nachbearbeitung an dem Honkopf
112 angebracht,
und die von dem Honwerkzeug abgenommenen Honsteine
115 werden
an dem Honhalter
112 vorgesehen. Darüber hinaus werden die Honsteine
115,
die der Nachbearbeitungsbehandlung unterzogen worden sind, wieder
an dem Honwerkzeug vorgesehen, und der von dem Honkopf
111 abgenommene
Honhalter
112 wird zum Honwerkzeug zurückgebracht. Dementsprechend
ist zur Benutzung der Vorrichtung ein komplexer Betrieb erforderlich,
und es sind viele Betriebsschritte enthalten, um die Honsteine
115 der
Nachbehandlung zu unterziehen. Das macht den Honzyklus lang, und
die Effizienz des Honvorgangs könnte
abnehmen.
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Zusätzlich zum
Obenstehenden ist es bei dem
japanischen
Patent Nr. 2838314 erforderlich, dass elektrolytische Nachbearbeitungs-
und Honbehandlungen abwechselnd durchgeführt werden. Diese abwechselnde
Durchführung
erfolgt durch Erzeugen einer vorbestimmten Spannung zwischen dem Metallverbundrad
125 und
der Elektrode
124 während
der drehenden Hin- und Herbewegung des Rads
25 zwischen
dem Werkstück
122 und
der Elektrode
124, was gleichzeitig mit der Zufuhr der
elektrisch leitfähigen
Flüssigkeit,
wie etwa von Kühlmittel, zu
einem Zwischenraum zwischen dem Rad
125 und der Elektrode
124 ausgeführt wird.
Wenn die Nachbearbeitungsschleifbehandlung mittels einer Honflüssigkeit
durchgeführt
wird, die eine geringe elektrische Leitfähigkeit oder im Wesentlichen
keine elektrische Leitfähigkeit
hat, ist es nur möglich,
einen geringen elektrischen Strom in der Schleifflüssigkeit
zu erhalten, und daher besteht die Möglichkeit, dass der elektrische
Strom durch die elektrolytische Nachbearbeitung unstabil wird oder
nicht zur Verfügung steht.
Dementsprechend besteht die Möglichkeit, dass
die elektrolytische Nachbearbeitungsfähigkeit wesentlich verringert
wird oder verloren geht.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum effizienten und stabilen
Durchführen
von Schleifoperationen in Bezug auf Werkstücke anzugeben, um Produkte
mit ausgezeichneter Qualität
herzustellen, wobei eine elektrolytische Nachbearbeitung von Honsteinen
innerhalb einer kurzen Dauer zwischen den Schleifoperationen zum
Beseitigen eines zu starken Abschliffs der Honsteine durchgeführt werden
kann.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren
zum Schleifen von Werkstücken angegeben,
umfassend Anbringen von Honsteinen an einem Werkzeug, wobei jeder
der Honsteine Schleifpartikel sowie eine elektrisch leitfähige Verbindung
zum Befestigen der Schleifpartikel aneinander aufweist; Schleifen
der Werkstücke
mit den Honsteinen unter Anwendung einer Honflüssigkeit, die im Wesentlichen
keine elektrisch leitfähige
Eigenschaft hat, wie etwa öliges
Kühlmittel,
auf einen Bereich zwischen dem Werkstück und den Honsteinen, wobei die
Werkstücke
während
einer Serie von Prozessperioden aufeinanderfolgend geschliffen werden,
während
zwischen die Prozessperioden Nichtprozessperioden eingefügt werden,
wobei jedes der Werkstücke
in einer der Prozessperioden geschliffen wird; Durchführen einer
elektrolytischen Nachbearbeitung in Bezug auf die Honsteine durch
Anwendung einer Elektrode, die mit einem Zwischenraum dazwischen zu
den Honsteinen weist, wobei zwischen die Honsteine und die Elektrode
in der Gegenwart einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit, vorzugsweise wässriges
Kühlmittel,
in dem Zwischenraum zwischen den Honsteinen und der Elektrode eine
Spannung angelegt wird, wobei die elektrolytische Nachbearbeitung während den
Nichtprozessperioden ausgeführt
wird.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe wird erfindungsgemäß auch ein Verfahren zum Schleifen
von Werkstücken
angegeben, umfassend: Bereitstellen einer Vorrichtung, welche umfasst:
ein mit Honsteinen versehenes Werkzeug, wobei jeder der Honsteine
Schleifpartikel und eine Verbindung zum Befestigen der Schleifpartikel
aneinander aufweist; eine Prozesseinheit, die einen Werkstückträger zum
Tragen der Werkstücke
sowie ein Honflüssigkeitszufuhrelement
zum Zuführen
einer Honflüssigkeit,
die im Wesentlichen keine elektrisch leitfähige Eigenschaft hat, wie etwa öliges Kühlmittel,
enthält;
und eine elektrolytische Nachbearbeitungseinheit, die ein Gefäß zur Aufbewahrung
von elektrisch leitfähiger Flüssigkeit,
vorzugsweise wässriges
Kühlmittel
eine Elektrode und ein Spannungsanlegeelement enthält, wobei
die Elektrode und das Spannungsanlegeelement in dem Gefäß vorgesehen
sind und mit einem Zwischenraum einander gegenüberliegen, wobei das Spannungsanlegeelement
an die Honsteine eine Spannung anlegt; Schleifen der Werkstücke mit
den Honsteinen unter Anwendung der Honflüssigkeit, die im Wesentlichen
keine elektrische leitfähige
Eigenschaft hat, auf einen Bereich zwischen dem Werkstück und den
Honsteinen, wobei die Werkstücke während einer
Serie von Prozessperioden in der Prozesseinheit aufeinanderfolgend
geschliffen werden, wobei zwischen die Prozessperioden Nichtprozessperioden
eingefügt
sind, wobei jedes der Werkstücke in
einer der Prozessperioden geschliffen wird; und Durchführen einer
elektrolytischen Nachbearbeitung in Bezug auf die Honsteine durch
Anlegen einer Spannung zwischen den Honsteinen und der Elektrode
in der Gegenwart der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit in dem Zwischenraum
zwischen den Honsteinen und der Elektrode, wobei die elektrolytische Nachbearbeitung
während
den Nichtprozessperioden in der elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit ausgeführt wird.
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Wenn
als die elektrisch leitfähige
Flüssigkeit das
wässrige
Kühlmittel
verwendet wird, ist es wegen der Verfügbarkeit einfach, die vorliegende
Erfindung auszuführen.
Ferner wird durch die Anwendung des Kühlmittels das Honwerkzeug nicht
beeinträchtigt.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum effizienten
und stabilen Durchführen
von Schleifvorgängen
in Bezug auf Werkstücke
anzugeben, um Produkte mit ausgezeichneter Qualität herzustellen,
wobei eine elektrolytische Nachbearbeitung an Honsteinen innerhalb
einer kurzen Dauer zwischen den Schleifoperationen zum Beseitigen
eines zu starken Abschliffs der Honsteine durchgeführt werden
kann.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Schleifen
von Werkstücken
angegeben, umfassend: ein mit Honsteinen versehenes Werkzeug, wobei
jeder der Honsteine Schleifpartikel und eine Verbindung zum Befestigen
der Schleifpartikel aneinander aufweist; eine Prozesseinheit, die
einen Werkstückträger zum
Tragen der Werkstücke
sowie ein Honflüssigkeitszufuhrelement
zum Zuführen
von Honflüssigkeit
mit im Wesentlichen keiner elektrisch leitfähigen Eigenschaft, wie etwa öliges Kühlmittel,
enthält,
wobei die Werkstücke
durch die Honsteine unter Anwendung der Honflüssigkeit auf einen Bereich
zwischen dem Werkstück
und den Honsteinen geschliffen werden, wobei die Werkstücke während einer
Serie von Prozessperioden in der Prozesseinheit aufeinanderfolgend
geschliffen werden, wobei zwischen die Prozessperioden Nichtprozessperioden
eingefügt
sind, wobei jedes der Werkstücke
in einer der Prozessperioden geschliffen wird; und eine elektrolytische Nachbearbeitungseinheit,
die ein Gefäß zur Aufbewahrung
von elektrisch leitfähiger
Flüssigkeit,
vorzugsweise wässriges
Kühlmittel,
eine Elektrode sowie ein Spannungsanlegeelement enthält, wobei
die Elektrode und das Spannungsanlegeelement in dem Gefäß vorgesehen
sind und mit einem Zwischenraum einander gegenüberliegen, wobei das Spannungsanlegeelement
an die Honsteine eine Spannung anlegt, wobei eine elektrolytische
Nachbearbeitung in Bezug auf die Honsteine durch Anlegen einer Spannung
zwischen den Honsteinen und der Elektrode in der Gegenwart der elektrisch
leitfähigen
Flüssigkeit
in dem Zwischenraum zwischen den Honsteinen und der Elektrode ausgeführt wird,
wobei die elektrolytische Nachbearbeitung während den Nichtprozessperioden
in der elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit ausgeführt wird.
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Es
ist bevorzugt, dass die Vorrichtung zum Schleifen von Werkstücken ferner
ein Prozessdauermesselement zum Messen der Längen der Prozessperioden umfasst,
wobei die elektrolytische Nachbearbeitung an den Honsteinen angewendet
wird, wenn das Prozessdauermesselement detektiert, dass die Längen der
Prozessperioden einen vorbestimmten Schwellenwert erreichen. Mittels
des Prozessdauermesselements können
exzellente Produkte, die zufriedenstellend geschliffen worden sind,
erhalten werden, da es sich verhindern lässt, dass die Honsteine zu
stark abgeschliffen werden. Eventuell kann die Prozessdauer verkürzt werden,
weil immer Honsteine mit guter Schleifleistung verwendet werden.
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Auch
ist es bevorzugt, dass die elektrolytische Nachbearbeitung durchgeführt wird,
sobald eine vorbestimmte Anzahl der Nichtprozessperioden abgelaufen
ist. Durch diese Maßnahme
wird es möglich,
eine zufriedenstellende Schleifleistung stabil zu halten, und Produkte
mit einer stabilen Qualität
zu erhalten.
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Zusätzlich ist
es bevorzugt, dass das Werkzeug ein Honwerkzeug ist, das einen drehbaren
Honwerkzeughauptkörper
enthält,
der an einem vertikal bewegbaren Honkopf befestigbar ist, wobei
die Honsteine als radial angeordnete rechteckige Stangen konfiguriert
sind, die an einer Außenumfangsoberfläche des
Hauptkörpers
vorgesehen sind, und die Elektrode als Hohlzylinder konfiguriert
ist, um darin den Honkopfhauptkörper
und die Honsteine aufzunehmen, wenn der Honwerkzeughauptkörper durch den
Träger
des Honkopfs nach unten bewegt wird, wobei die Honsteine einer zylindrischen
Oberfläche der
Elektrode mit einem vorbestimmten Abstand, der sich von den Honsteinen
zu der zylindrischen Oberfläche
erstreckt, gegenüberliegen.
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Auch
bevorzugt ist es, dass das Honwerkzeug ferner Honschuhe und eine
Stange zum Auswärtsdrücken der
Honsteine aufweist, wobei der Honwerkzeughauptkörper als Hohlzylinder konfiguriert
ist, dessen zylindrische Wand sich entlang der Mittelachse des Honwerkzeugs
erstreckt, wobei ein oberer Teil des Honwerkzeughauptkörpers so
konfiguriert ist, dass er von dem Honkopf gehalten wird, wobei der
Honwerkzeughauptkörper
in der zylindrischen Wand eine Mehrzahl von Honschuhführungsöffnungen
aufweist, wobei die Öffnungen
die zylindrische Wand durchsetzen und sich – bei Betrachtung von einem
Ende des Hauptkörpers
her – radial
erstrecken, und sich auch vertikal entlang der Gesamtlänge der
Mittelachse des Honwerkzeugs erstrecken, wobei die Honschuhe so
konfiguriert sind, dass sie in die jeweiligen Öffnungen der zylindrischen
Wand des Honwerkzeughauptkörpers
hineinpassen und darin in radialen Richtungen verschiebbar sind,
wobei die Honsteine an Außenoberflächen der
Honschuhe vorgesehen sind, wobei die Stange die Honschuhe auswärts drückt, sodass
sie sich von der Mittelachse des Honwerkzeugs wegbewegen.
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In
der obigen Vorrichtung ist es bevorzugt, dass der Honwerkzeughauptkörper aus
Eisenmaterial hergestellt ist. Der aus Eisenmaterial hergestellte Hauptkörper ist
weithin auf allgemein verwendete Honwerkzeuge anwendbar, die aus
Eisen hergestellt sind, und kann wirtschaftlich hergestellt werden.
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Auch
ist es bevorzugt, dass die Honschuhe in der Vorrichtung der Erfindung
aus rostfreiem Stahl hergestellt sind. Die Rostentwicklung im Verlauf
der elektrolytischen Nachbearbeitung der Honschuhe kann unterbunden
werden, indem aus rostfreiem Stahl hergestellte Honschuhe angewendet
werden. Im Ergebnis kann eine glattgängige Bewegung der Honschuhe
in Bezug auf die Honschuhführungsöffnungen
erhalten bleiben, ohne durch die Rostentwicklung beeinträchtigt zu
werden.
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Die
Erfindung und viele der einhergehenden Vorteile werden anhand der
folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
näher verständlich,
worin:
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1 ist
ein schematisches Diagramm zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Schleifvorrichtung;
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2 ist
ein schematisches Diagramm eines Honwerkzeugs;
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3 ist
ein Diagramm des Honwerkzeugs von 2, bei Betrachtung
in Richtung von Pfeil A in 2;
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4 ist
ein schematisches Diagramm einer Prozesseinheit;
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5 ist
ein schematisches Diagramm der elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit;
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6 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
eines Schleifvorgangs;
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7 ist
ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Vorrichtung zur Nachbearbeitung
eines Honsteins;
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8 ist
ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Vorrichtung zur elektrolytischen Nachbearbeitung
eines Honsteins; und
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9 ist
ein schematisches Diagramm einer herkömmlichen Vorrichtung zur elektrolytischen Nachbearbeitung
eines Honsteins.
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Weitere
Merkmale dieser Erfindung werden im Verlauf der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
ersichtlich, die nur zur Veranschaulichung der Erfindung dienen
und deren Umfang nicht einschränken
sollen.
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Nun
werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung für
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen eines Werkstücks und
zur elektrolytischen Nachbearbeitung von Honsteinen im Detail in
Bezug auf ein Honbehandlungsverfahren und eine Honbehandlungsvorrichtung
erläutert,
wie sie in den 1 bis 6 gezeigt
sind.
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1 ist
ein schematisches Diagramm einer Honvorrichtung, und 2 ist
ein Diagramm zur Darstellung einer Struktur eines Honwerkzeugs 10.
Wie in den 1 und 2 gezeigt,
ist ein Honwerkzeug 10 an einem Schleifkopf 1 drehbar
aufgehängt.
Der Honkopf 1 ist eine Antriebseinheit, die einen Spindelmotor
oder dgl. enthält.
Das Honwerkzeug 10 ist an dem Honnkopf 1 so gelagert,
dass er in der vertikalen Richtung bewegbar ist und auch um eine
senkrechte Mittelachse Z herum drehbar ist. Der Honkopf 1 und das
Honwerkzeug 10 bewegen sich zwischen einer Prozesseinheit
I und einer Nachbearbeitungseinheit II, wie sie in 1 gezeigt
sind. In der Prozesseinheit wird eine Schleif-, d.h. Honbehandlung
an einem Werkstück,
wie etwa einer Zylinderbohrung für
eine Brennkraftmaschine, durchgeführt, welche eine zylindrische
Innenwand Wa aufweist.
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3 ist
ein Diagramm zur Darstellung des Honwerkzeugs 10 bei Betrachtung
in Richtung von Pfeil A in 2. Wie in 2 und 3 gezeigt,
enthält
das Honwerkzeug 10 einen Honwerkzeughauptkörper 11 in
der Form eines Hohlzylinders. Das Oberende des Hauptkörpers 11 ist
an dem Honkopf 1 befestigt. An dem Außenumfang des Honwerkzeughauptkörpers 11 sind
eine Mehrzahl von Honschuhführungsöffnungen,
z.B. 12 Öffnungen,
mit gleichen Intervallen dazwischen vorgesehen. Jede der Führungsöffnungen
erstreckt sich von dem Außenumfang
des Hauptkörpers 11 zur
Achse X, bei Betrachtung von einem Ende des Hauptkörpers 11 her.
Jede der Führungsöffnungen
erstreckt sich auch vertikal entlang der Gesamtlänge der Achse X. Erste Honschuhe 13A und
zweite Honschuhe 13B sind abwechselnd radial so angeordnet,
dass sie in den Führungsöffnungen
sitzen. Die Honschuhe 13A und 13B gleiten in zwei
Richtungen, d.h. zur Achse Z hin und davon weg, unter der Führung der
Führungsöffnungen 12.
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Die
ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B haben
die Form von Blöcken.
Jeder der Blöcke hat
eine Radeinsetznut 13a am Außenende in Bezug auf die radiale
Richtung des Honwerkzeugs 10. Die Radeinsetznuten 13a am
Außenende
der Schuhe 13A und 13B erstrecken sich entlang
der Längsrichtung
der Achse Z. Die Honschuhe 13A und 13B haben Seitenflächen 13b,
die Seitenwände 12b der Honschuhführungsöffnungen 12 kontaktieren.
Ferner sind jeweilige Eingriffsnuten 13c und 13d am Oberende
und Unterende der Außenumfänge der Honschuhe 13A und 13B ausgebildet
(2).
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Der
erste Honschuh 13A hat einen Innenrand, der einen oberen
Innenrand und einen unteren Innenrand aufweist. Der obere Innenrand
und der untere Innenrand haben jeweils eine obere Schrägfläche 13Aa und
eine untere Schrägfläche 13Ab.
Jede der Schrägflächen 13Aa und 13Ab ist
graduell derart geneigt, dass ein horizontaler Abstand zwischen
dem oberen Teil der Schrägfläche 13Aa oder 13Ab und der
Achse Z länger
ist als jener zwischen dem unteren Teil der Schrägfläche 13Aa oder 13Ab und
der Achse Z. Ähnlich
hat der zweite Honschuh 13B einen Innenrand, der einen
oberen Innenrand und einen unteren Innenrand aufweist. Der obere
Innenrand und der untere Innenrand haben jeweils eine obere Schrägfläche 13Ba und
eine untere Schrägfläche 13Bb.
Jede der Schrägflächen 13Ba und 13Bb ist graduell
geneigt, sodass ein horizontaler Abstand zwischen dem oberen Teil
der Schrägfläche 13Ba oder 13Bb und
der Achse Z länger
ist als jener zwischen dem unteren Teil der Schrägfläche 13Ba oder 13Bb und
der Achse Z. Ringförmige
Federbänder 13a und 14b sind
in die Eingriffsnuten 13c und 13d, die in den
Honschuhen 13A und 13B ausgebildet sind, als durchmesserminimierende
Kraftvorspannelemente eingesetzt. Die ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B werden
von den Federbändern 13a und 14b zur
Achse Z hin gedrückt.
Die Honschuhe 13A und 13B werden nämlich durch
die Bänder 13a und 14b vorgespannt,
um ein Aggregat mit kleinem Durchmesser zu bilden.
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Die
Honsteine 20 (Räder)
in der Form von Blöcken,
die sich in Richtung der Rotationsachse Z des Honwerkzeugs 10 erstrecken,
sind in den Radeinsetznuten 13a in den ersten und zweiten
Honschuhen 13A und 13B vorgesehen. Die Honsteine 20 sind
hier Metallverbundräder,
die Partikel, die aus Diamant, CBN (kubischem Bornitrid), kristallinem
Aluminiumoxid, Siliciumcarbid oder dgl. hergestellt sind, sowie
eine elektrisch leitfähige
Verbindung, die aus Bronze oder Gusseisen hergestellt ist, um die
Partikel miteinander zu kombinieren, enthalten.
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Ferner
sind eine Mehrzahl von Honführungselement-Befestigungsnuten 11a am
Außenumfang des
Honwerkzeughauptkörpers 11 mit
gleichen Intervallen vorgesehen und erstrecken sich in Längsrichtung
der Achse Z. Hier rechteckig ausgebildete Honführungselemente 16 sind
aus einem Material, wie etwa Keramik, hergestellt und erstrecken
sich in Längsrichtung
der Achse Z. Die Honführungselemente 16 sind über Halterungen 15 in
den Nuten 11a vorgesehen. Die Abstände von der Achse Z zu den Außenumfangsoberflächen 16a der
Honführungselemente 16 sind
identisch. Luftkanäle 11b sind
in den Honwerkzeughauptkörper 11 perforiert
und erstrecken sich zu den Außenumfangsoberflächen 16a der Honführungselemente 16,
um darin Öffnungen
zu bilden. Die Luftkanäle 11b sind
vorgesehen, um den Abstand (Zwischenraum) zwischen der Außenumfangsoberfläche 16a des
Honführungselements 16 und
einer Schleifoberfläche
eines Werkstücks
mittels eines Luftmikrometers (nicht gezeigt) präzise zu messen. Der Zwischenraum
wird durch den Wert des Luftdrucks gemessen.
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Eine
erste Stange 17A, die die Honschuhe 13A nach auswärts drückt, ist
in dem Honwerkzeughauptkörper 11 so
vorgesehen, dass sie den Hauptkörper 11 vertikal
durchsetzt. Wie der Querschnitt in 2 zeigt,
hat die erste Stange 17A eine obere Schrägfläche 17Aa und
eine untere Schrägfläche 17Ab,
die jeweils eine Neigung haben, die sich zum unteren Teil der ersten
Stange 17A verjüngt.
Ein horizontaler Abstand zwischen den unteren Teilen der Schrägflächen zur
Achse Z ist nämlich
kleiner als jener zwischen den oberen Teilen der Schrägflächen zur
Achse Z. Die obere Schrägfläche 17Aa und
die untere Schrägfläche 17Ab der
Stange 17A gleiten jeweils auf den oberen Schrägflächen 13Aa und
den unteren Schrägflächen 13Ab der
Honschuhe 13A.
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Eine
zweite Stange 17B, die die Honschuhe 13B auswärts drückt, ist
auch in dem Honwerkzeughauptkörper 11 vorgesehen
und ist mit der ersten Stange 17A verbunden. Die zweite
Stange 17B hat eine obere Schrägfläche 17Ba und eine
untere Schrägfläche 17Bb,
die jeweils eine Neigung haben, die sich zum unteren Teil der zweiten
Stange 17B hin verjüngt.
Ein horizontaler Abstand zwischen den unteren Teilen der Schrägflächen und
der Achse Z ist nämlich
kleiner als jener zwischen den oberen Teilen der Schrägflächen und
der Achse Z. Die obere Schrägfläche 17Ba und
die untere Schrägfläche 17Bb der
Stange 17B gleiten jeweils auf der oberen Schrägfläche 13Ba und
der unteren Schrägfläche 13Bb der
Honschuhe 13B.
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Die
erste Stange 17A und die zweite Stange 17B werden
durch Traktion eines im Honkopf 1 vorgesehenen Auf- und
Abwärtsbewegungsmechanismus
(nicht gezeigt) gezogen und die Traktion wird gelöst. Eine
Feder 18, die in dem Honwerkzeughauptkörper 11 vorgesehen
ist, übt
auf die ersten und zweiten Stangen 17A und 17B immer
eine Kraft in Abwärtsrichtung
in Bezug auf den Hauptkörper 11 aus.
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Wenn
die durch den Aufwärts-
und Abwärtsbewegungsmechanismus
erzeugte Traktion in dem Honkopf 1 gelöst wird, bewegt sich die erste
Stange 17A nach unten, und die obere Schrägfläche 17Aa und
die untere Schrägfläche 17Ab der
ersten Stange 17A werden, aufgrund der Vorspannkraft der
Feder 18, in Druckkontakt mit den oberen Schrägflächen 13Aa und
den unteren Schrägflächen 13Ab der
ersten Honschuhe 13A gebracht. Dementsprechend drückt die
erste Stange 17A die ersten Honschuhe 13A in Bezug
auf den Durchmesser des Honwerkzeugs 10 nach außen, sodass
sich die ersten Honschuhe 13A von der Achse Z wegbewegen.
Wenn sich die zweite Stange 17B nach unten bewegt, werden ähnlich die
oberen und unteren Schrägflächen 17Ba und 17Bb der
ersten Stange 17B in Druckkontakt mit den oberen Schrägflächen 13Ba und
den unteren Schrägflächen 13Bb der
ersten Honschuhe 13B gebracht. Dementsprechend drückt die
erste Stange 17B die ersten Honschuhe 13B in Bezug
auf den Durchmesser des Honwerkzeughauptkörpers 11 nach außen, sodass
sich die ersten Honschuhe 13B von der Mittelachse Z wegbewegen.
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Wenn
die ersten und zweiten Stangen 17A und 17B durch
den Aufwärts-
und Abwärtsbewegungsmechanismus
nach oben gezogen werden, entgegen der von der Feder ausgeübten Kraft,
wird die Druckausübung,
auf die oberen Schrägflächen 13Aa und
die unteren Schrägflächen 13Ab der
ersten Honschuhe 13A durch die obere Schrägfläche 17Aa und
die untere Schrägfläche 17Ab der
ersten Stange 17A aufgehoben. Nachdem die Druckausübung durch
die ersten und zweiten Stangen 17A und 17B gelöst ist,
bewegen sich die ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B aufgrund
der Spannkraft der Federbänder 14a und 14b zur
Achse Z hin. Hierdurch werden die Honschuhe 13A und 13B zu
einem Aggregat mit kleinem Durchmesser gebündelt.
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Eine
Isolierbehandlung wird an einem Abschnitt zwischen dem Honkopf 1 und
den ersten und zweiten Stangen 17A und 17B des
Honwerkzeugs 10 angewendet. Wie in 2 gezeigt,
ist der Honwerkzeughauptkörper 11 mit
einer Elektrode 39 versehen. Die Elektrode 39 ist
mit den Honsteinen 20 über den Honwerkzeughauptkörper 11,
die ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B verbunden,
sodass eine elektrische Leitfähigkeit
zwischen der Elektrode 39 und den Honsteinen 20 hergestellt
wird.
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Wenn
der Honwerkzeughauptkörper 11 sowie
die ersten und zweiten Stangen 17A und 17B aus elektrisch
leitfähigen
Eisenmaterialien hergestellt sind und sich aufgrund elektrolytischer
Nachbearbeitung (wird später
diskutiert) daran Rost entwickelt, könnte die Gleitbewegung der
ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B in Bezug
auf die Honschuhführungsöffnungen 12 verhindert
werden, d.h. die glattgängige
Bewegung könnte
verloren gehen. Um eine solche Inaktivierung der Bewegung zu verhindern,
ist es bevorzugt, die ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B aus
einem elektrisch leitfähigen,
aber nicht oxidierenden Material herzustellen, wie etwa rostfreiem
Stahl. Auch bevorzugt ist es, als die Federbänder 14A und 14B O-Ringe
zu verwenden, die aus Materialien mit oxidationshemmenden Eigenschaften
hergestellt sind, wie etwa rostfreiem Stahl oder Gummi. Ferner ist
es bevorzugt, Isolierbeschichtungen (Lacke) auf die Außenoberfläche des Honwerkzeughauptkörpers 11 aufzutragen,
zu dem Zweck der Rostverhinderung. Wenn andererseits der Honwerkzeughauptkörper 11 die
ersten und zweiten Stangen 17A und 17B aus Eisenmaterialien
hergestellt werden, können
die Herstellungskosten reduziert werden. Ferner sind der Hauptkörper 11 und
die Stangen 17A und 17B aus Eisen hergestellt,
auf existierende Honvorrichtungen weithin anwendbar.
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4 ist
ein Diagramm zur Darstellung einer Prozesseinheit I zur Durchführung einer
Honbehandlung an einer zylindrischen Innenoberfläche Wa des Werkstücks W. Die
Prozesseinheit I ist mit einem Werkstückträger (nicht gezeigt) zum Positionieren und
Halten des Werkstücks
W sowie einer Einsetzführung 25 in
der Form eines Hohlzylinders, der oberhalb des Werkstücks W angeordnet
ist, versehen. Die Einsetzführung 25 führt das
Einsetzen des Honwerkzeughauptkörpers 11,
der sich von einem oberen Teil in das am Werkstückträger gehaltene Werkstück absenkt.
Daher ist der Hauptkörper
von der zylindrischen Innenoberfläche Wa des Werkstücks W umgeben.
Die Prozesseinheit I enthält
ferner ein Honflüssigkeitszuführelement
zum Zuführen
einer Honflüssigkeit,
die nur wenig elektrisch leitfähig
oder im Wesentlichen nicht elektrisch leitfähig ist, wie etwa ein Ölkühlmittel,
zur zylindrischen Innenoberfläche Wa
des Werkstücks
W. In der Prozesseinheit I wird die Honendbearbeitung unter Verwendung
der Honflüssigkeit
durchgeführt,
die nur wenig elektrisch leitfähig
oder im Wesentlichen nicht elektrisch leitfähig ist.
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In
der Prozesseinheit I wird das Werkstück W vom Werkstückträger gehalten.
Dann zieht der Auf- und Abwärtsbewegungsmechanismus
in den Honkopf 1 die ersten und zweiten Stangen 17A und 17B des
Honwerkzeugs 10 in Richtung nach oben. Durch den Ziehvorgang
bewegen sich die ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B zur
Mittelachse Z des Honwerkzeugs 10 hin. Im Honwerkzeug 10 sind
nämlich
die Honschuhe 13A und 13B in einem Aggregatzustand
(zentralisiert) angeordnet. Das Honwerkzeug 10 wird, in
diesem oberhalb des Werkstücks
W angeordneten Zustand, durch die Führung der Einsetzführung 25 nach
unten verbracht und dann ins Innere der zylindrischen Innenoberfläche Wa des Werkstücks W gebracht.
Während
der Honwerkzeughauptkörper 11 innerhalb
der zylindrischen Innenoberfläche
Wa gehalten wird, wird die Honflüssigkeit, die
im Wesentlichen nicht elektrisch leitfähig ist, wie etwa Ölkühlmittel,
zugeführt.
Gleichzeitig mit der Honflüssigkeitszufuhr
wird das Honwerkzeug 10 in den vertikalen Richtungen entlang
der Achse Z bewegt und auch dort herum in Drehung versetzt. Anschließend wird
die Traktion der ersten und zweiten Stangen 17A und 17B des
Honwerkzeugs 10 durch den Auf- und Abwärtsbewegungsmechanismus gelöst.
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Nach
dem Lösen
der Traktion bewegen sich die ersten und zweiten Stangen 17A und 17B aufgrund
der Vorspannkraft der Feder 18 nach unten. Dann werden
die obere Schrägfläche 17Aa und
die untere Schrägfläche 17Ab der
ersten Stange 17A in Druckkontakt mit den oberen Schrägflächen 13Aa und
den unteren Schrägflächen 13Ab der
Honschuhe 13A gebracht und gleiten darauf. Dementsprechend
werden die ersten Honschuhe 13A von der Mittelachse Z aus
weggedrückt
(gespreizt). In anderen Worten, der erste Honschuh bewegt sich in
radial auswärtigen
Richtungen des Honwerkzeugs 10. Zusätzlich zum Obenstehenden werden
die obere Schrägfläche 17Ba und
die untere Schrägfläche 17Bb der
zweiten Stange 17B in Druckkontakt mit den oberen Schrägflächen 13Ba und
den unteren Schrägflächen 13Bb der
Honschuhe 13B gebracht und gleiten darauf. Dann werden
die zweiten Honschuhe 17A von der Mittelachse Z weggedrückt.
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Durch
den obigen Vorgang kontaktieren die Außenoberflächen 21 der Honschuhe 20 die
zylindrische Innenoberfläche
Wa des hohlen Werkstücks
W. Der Schleifvorgang (die Honbehandlung) der zylindrischen Oberfläche Wa mit
den Honsteinen 20 beginnt durch das Ausüben eines vorbestimmten Kontaktdrucks
auf die zylindrische Innenoberfläche
Wa.
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Während der
Honbehandlung wird der Zwischenraum zwischen der Außenumfangsoberfläche 16a des
Honführungselements 16 und
der zylindrischen Innenoberfläche
Wa des Werkstücks
W mit einem Mikrometer detektiert. Wenn das Mikrometer detektiert,
dass ein vorbestimmter Zwischenraum zwischen der Außenumfangsoberfläche 16a des
Honführungselements 16 und
der zylindrischen Innenoberfläche
Wa des Werkstücks
W erhalten wurde, zieht der Aufwärts-
und Abwärtsbewegungsmechanismus
die ersten und zweiten Stangen 17A und 17B nach
unten, und die oberen und unteren Schrägflächen 13Aa und 13Ab der
ersten Honschuhe 13A werden von den oberen und unteren
Schrägflächen 17Aa und 17Ab der
ersten Stange 17A gelöst,
und es werden auch die oberen und unteren Schrägflächen 13Ba und 13Bb der
zweiten Honschuhe 13B von der Druckausübung durch die oberen und unteren
Schrägflächen 17Ba und 17Bb der
zweiten Stange 17B gelöst.
Daher werden die ersten und zweiten Honschuhe 13A und 13B durch
die Kraft der Federbänder 14a und 14b in
Richtung der Achse Z bewegt. Die Honschuhe 13A und 13B werden
nämlich
von der zylindrischen Innenoberfläche Wa des Werkstücks W wegbewegt,
d.h. von einer Behandlungsoberfläche
der Honsteine. Somit ist die Honbehandlung abgeschlossen. Die Behandlung
ab dem Beginn der Honbehandlung bis zu deren Abschluss wird als Prozessperiode
bezeichnet.
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Wenn
die Honbehandlung abgeschlossen ist, hören die Drehbewegung und die
vertikale Bewegung des Honwerkzeugs 10 auf. Durch die Aufwärtsbewegung
des Honkopfs 1 wird der Honwerkzeughauptkörper 11 von
der Stelle innerhalb der Innenoberfläche Wa des Werkstücks W weggenommen
und zu einer Stelle oberhalb der Einsetzführung 25 überführt. Danach
wird das Werkstück
W nach der Honbehandlung von dem Werkstückträger entfernt, und das nächste Werkstück wird
zu dem Werkstückträger gebracht.
In anderen Worten, die Werkstücke
werden innerhalb einer Zeitdauer zwischen dem Abschluss der Honbehandlung
und dem nächsten
Beginn der Honbehandlung hinein- und herausgeschickt (Nichtprozessperiode).
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Wie
aus dem Obigen ersichtlich, werden die Werkstücke W durch Wiederholung der
Prozessperiode und der Nichtprozessperiode, was im Umlauf ausgeführt wird,
aufeinanderfolgend der Honbehandlung unterzogen.
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6 ist
ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines Honprozesszyklus. In 6 ist
die Zeit auf die Abszisse gelegt. Die als "vertikaler Hub" bezeichnete Linie gibt die Aufwärts- und
Abwärtsbewegung
des Honwerkzeugs 10 an, das an dem Honkopf 1 vorgesehen
ist. Die als "Spindelmotor" bezeichnete Linie zeigt
das "Ein" und "Aus" eines Spindelmotors,
und dementsprechend das "Ein" und "Aus" der Drehbewegung
des Honkopfs 1 und des Honwerkzeugs 10. Die als "Honsteine" bezeichnete Linie
zeigt die Bewegung der Honsteine 20 zu der "gespreizten" Position und der "zentralisierten" Position, wie oben
beschrieben. Die als "Werkstückbewegung" bezeichnete Linie beschreibt
die Steuerzeiten vom Hinein- und Herausschicken von Werkstücken in
Bezug auf die Prozesseinheit I. Wenn die Werkstückbewegung "Ein" ist,
befindet sich der Honkopf in der angehobenen Position und die Werkstücke werden
hinein- und herausgeschickt. Ein fertiggestelltes Werkstück wird
nämlich durch
ein nächstes
zu schleifendes Werkstück
ersetzt, wenn die Bewegung "Ein" ist. Andererseits werden
die Werkstücke
nicht hinein- und herausgeschickt, wenn in der Prozesseinheit I
der Honvorgang ausgeführt
wird. Diese Situation wird als "Aus" beschrieben.
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Nachdem
die Honbehandlung einschließlich der
Prozessperiode und der Nichtprozessperiode wiederholt im Umlauf
ausgeführt
worden sind, sinkt die Schleifleistung der Honsteine 20 allmählich wegen
des Abschliffs der Schleifpartikel in den Honsteinen. Dementsprechend
wird die Prozessdauer länger.
Erfindungsgemäß ist ein
Prozessdauermesselement zum Messen der Prozessdauer vorgesehen. Wenn
die Prozessdauer einen vorbestimmten Schwellenwert erreicht, wird
angenommen, dass die Schleifleistung aufgrund des Abschliffs der
Schleifpartikel in den Honsteinen auf einen vorbestimmten Wert abgesunken
ist. Dann wird die elektrolytische Nachbearbeitungsbehandlung an
den Honsteinen 20 während
der Nichtprozessperiode angewendet, um die Arbeitspräzision einzuhalten.
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5 ist
ein Diagramm zur Darstellung eines elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit
II zur Anwendung einer elektrolytischen Nachbearbeitungsbehandlung
an den Honsteinen 20 des Honwerkzeugs 10.
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Die
elektrolytische Nachbearbeitungseinheit II enthält ein Gefäß 31 zur Aufbewahrung
einer Schleifflüssigkeit,
die eine exzellente elektrische Leitfähigkeit hat, wie etwa eines
wässrigen
Kühlmittels 40.
Das Gefäß 31 enthält einen
Boden 32 und eine Wand 33, die sich vom Umfang
des Bodens 32 erstreckt, und der obere Teil des Gefäßes 31 ist
offen. Das Honwerkzeug 10 wird in das Gefäß 31 verbracht, wobei
der Boden des Honwerkzeugs 10 auf dem Boden 32 des
Gefäßes 31 angeordnet
wird. Ein Honwerkzeugstützelement 35,
das zum Positionieren des Honwerkzeugs 10 dient, ist am
Boden 32 vorgesehen. Das Honwerkzeugstützelement 35 ist aus
isolierendem Material hergestellt.
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Ferner
ist ein Elektrodenstützelement 36 in der
Form eines Hohlzylinders vertikal am Boden 32 vorgesehen.
Die vertikale Wand des Elektrodenstützelements 36 umgibt
das Honwerkzeugstützelement 35.
Das Stützelement 36 ist
aus isolierendem Material hergestellt, wobei sein Oberteil offen
ist. Das Elektrodenstützelement 36 hat
eine geringere Höhe
als der Flüssigkeitspegel
des wässrigen
Kühlmittels 40 in
dem Gefäß 31.
eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 36b ist
in die Umfangswand des Elektrodenstützelements 36 hinein
perforiert, um die Strömung des
wässrigen
Kühlmittels 40 durch
die Umfangswand beizubehalten.
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Eine
Elektrode 37 zur elektrolytischen Im-Prozess-Nachbearbeitung
(nachfolgend als ELID bezeichnet) ist an dem Elektrodenstützelement 36 vorgesehen.
Die Elektrode 37 hat eine zylindrische Elektrodenoberfläche 37a und
einen Flansch 37b. Die Elektrodenoberfläche 37a erstreckt
sich entlang einer Innenoberfläche 36a des
Elektrodenstützelements 36.
Der Flansch ist am Oberende des Elektrodenstützelements 36 mittels
Bolzen als Anschlusspole 38 befestigt. Die Elektrode 37 ist
z.B. aus Eisen hergestellt, und die Anschlusspole 38 sind
mit einer negativen Elektrode (Minus-Elektrode) eines Spannungsanlegeelements
(nicht gezeigt) verbunden.
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Die
ELID-Elektrode 37 in der Form eines Hohlzylinders ist entlang
der Innenoberfläche 36a des
zylindrischen Elektrodenstützelements 36 vorgesehen.
Die Elektrode 37 nimmt den Honwerkzeughauptkörper 11 und
die Honsteine 20 auf, indem sie diese an der Oberfläche 37a umgibt,
wenn der Honwerkzeughauptkörper 11 und
die Honsteine 20 mit dem Honkopf 1 nach unten
verbracht werden. Daher weist die Oberfläche 37a der Elektrode 37 zu
den Außenoberflächen 21 der
Honsteine 20 mit einem Abstand dazwischen. Die Honsteine 20 sind
an dem Honwerkzeug 10 vorgesehen, das durch das Honwerkzeugträgerelement 35 positioniert
und gehalten wird. Die zylindrische Elektrode 37 hat einen
Innendurchmesser, der einen Abstand im Bereich von etwa 1 mm bis
etwa 5 mm zwischen der Innenoberfläche 37a der Elektrode
und den Außenoberflächen 21 der Honsteine 20 hat.
Darüber
hinaus ist die vertikale Länge
der Elektrode 37 etwas größer als die Längen der
Honsteine 20.
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Das
Honwerkzeug 10 wird von der Prozesseinheit I zu einer Position
oberhalb des Honwerkzeugstützelements 35 in
der elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit II überführt, wobei es der Bewegung
des Honkopfs 1 folgt. Dann wird das Honwerkzeug 10 nach
unten bewegt und in einen von dem Elektrodenstützelement 36 umgebenen
Bereich eingesetzt und auf dem Honwerkzeugstützelement 35 richtig
positioniert. Durch die Positionierung des Honwerkzeugs 10 durch
das Honwerkzeugstützelement 35 weisen
die Außenoberflächen 21 der
Honsteine 20 zur Oberfläche 37a der
ELID-Elektrode 37, wobei das wässrige Kühlmittel (die elektrisch leitfähige Flüssigkeit) 40 um
die Außenoberfläche 21 der
Honsteine 20 herum vorgesehen ist. Der Aufwärtsbewegung
des Honkopfs 1 folgend wird das Honwerkzeug 10 aus
dem Elektrodenstützelement 36 herausgenommen
und bewegt sich nach oben. Dann wird das Honwerkzeug 10 durch
die Bewegung des Honkopfs 1 zu der Prozesseinheit I zurückgebracht.
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Andererseits
wird das Honwerkzeug 10 von der Prozesseinheit I zu einer
Stelle oberhalb des Honwerkzeugstützelements 35 in der
elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit II bewegt. Das Honwerkzeug 10 ist
so konfiguriert, dass es eine positive Elektrode (Plus-Elektrode)
des Spannungsanlegeelements mit der Elektrode 39 des Honwerkzeughauptkörpers 11 verbindet
und sie davon trennt, wenn das Honwerkzeug 10 zur Prozesseinheit
I überführt wird.
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Nachdem
das Honwerkzeug 10 zu einer Stelle oberhalb des Honwerkzeugstützelements 35 der
elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit II, basierend auf der Bewegung
des Honkopfs 1, überführt worden
ist, wird die Elektrode 39, die an dem Honwerkzeughauptkörper 11 des
Honwerkzeugs 10 vorgesehen ist, mit der positiven Elektrode
des Spannungsanlegeelements verbunden.
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Der
Honkopf 1 wird entlang der Achse Z nach unten bewegt, wobei
die Verbindung der Elektrode 39 mit der positiven Elektrode
des Spannungsanlegeelements erhalten bleibt. Daher wird auch das Honwerkzeug 10 nach
unten bewegt und zu einer Position innerhalb des Elektrodenstützelements 36 eingesetzt,
sodass es auf dem Honwerkzeugstützelement 35 positioniert
und getragen wird. Das Honwerkzeug 10, das auf dem Honwerkzeugstützelement 35 geeignet
positioniert ist, weist zur Elektrodenoberfläche 37a der ELID-Elektrode 37,
wobei sich ein wässriges
Kühlmittel
(elektrisch leitfähige Flüssigkeit)
um die Außenoberflächen 21 der
Honsteine 20 herum befindet.
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In
diesem Zustand wird die von einer ELID-Stromquelle zugeführte negative
Spannung an die ELID-Elektrode 37 angelegt, und zwar ausschließlich während der
vorbestimmten Nachbearbeitungsperiode. Gleichzeitig wird von dem
Spannungsanlegeelement eine positive Spannung an die Honsteine 20 über die
Elektrode 39, den Honwerkzeughauptkörper 11 und die Honschuhe 13A und 13B angelegt.
Dementsprechend werden die elektrisch leitfähigen Verbindungen in den Honsteinen 20 an
den Außenoberflächen 21 durch
den Elektrolysevorgang gelöst.
Somit wird die elektrolytische Nachbearbeitung der vorliegenden
Erfindung ausgeführt. Die
elektrolytische Nachbearbeitung wird in einem stabilen Zustand durchgeführt, weil
das wässrige Kühlmittel 40,
das zwischen der Elektrodenoberfläche 37a und den Außenoberflächen 21 der
Honsteine 20 vorgesehen ist, eine exzellente elektrische Leitfähigkeit
hat. Die Zeitdauer für
die elektrolytische Nachbearbeitung kann geeignet eingestellt werden, in
Abhängigkeit
von der Spannung für
die Elektrolyse, dem Vorsprungsgrad der Schleifpartikel und dem Material,
das als die elektrisch leitfähige
Verbindung in den Honsteinen 20 verwendet wird. Z.B. ist
es möglich,
die Zeitdauer auf einige Sekunden voreinzustellen. Es ist auch möglich, den
Vorsprungsgrad der Schleifpartikel durch geeignete Auswahl der Spannung
für die
Elektrolyse und der Dauer zur Durchführung der elektrolytischen
Nachbearbeitung zu optimieren.
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Wenn
die elektrolytische Nachbearbeitung der Honsteine 20 abgeschlossen
ist, wird das Honwerkzeug 10 von dem Elektrodenstützelement 36 nach
oben bewegt und durch die Bewegung des Honkopfs 1 zur Prozesseinheit
I zurückgebracht. Wenn
die Elektrode 36 des Honwerkzeugs 10 zur Prozesseinheit
I überführt wird,
wird die Elektrode 39 des Honwerkzeugs 10 von
der positiven Elektrode der ELID-Stromquelle gelöst. Die für die elektrolytische Nachbearbeitung
benötigte
Zeitdauer ist kurz und wird den glattgängigen Betrieb der Honbehandlungen
nicht beeinträchtigen.
In 6 ist die Nachbearbeitungszeit durch die als "Nachbearbeitungszeit" gekennzeichnete
Linie gezeigt.
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In
der Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird in der Prozesseinheit I im Verlauf
der wiederholten Durchführung
der Honbehandlung mittels des Honwerkzeugs 10 eine im Wesentlichen
nicht elektrisch leitfähige
Honflüssigkeit,
wie etwa ein öliges
Kühlmittel,
verwendet. Wenn die vorbestimmte Prozesszeit eine vorbestimmte Zeit
als Schwellenwert überschreitet
und die Schleifleistung wegen des Abschliffs der Honsteine 20 abgenommen
hat, wird das Honwerkzeug 10 zur elektrolytischen Nachbearbeitungseinheit
II bewegt. Darin werden die Honsteine 20 der elektrolytischen
Nachbearbeitung mit einem wässrigen
Kühlmittel
unterzogen, das eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit
hat. In der vorliegenden Erfindung besteht die Möglichkeit, eine elektrolytische
Nachbearbeitung auch dann auszuführen,
wenn die Werkstücke
unter Anwendung einer Honflüssigkeit
geschliffen werden, die eine geringe oder im Wesentlichen keine
elektrisch leitfähige
Eigenschaft hat. Im Ergebnis wird die Honbehandlung stabil ausgeführt, und
man kann Honsteine 20 mit exzellenter Qualität erhalten,
ohne eine Streuung der Oberflächenrauigkeit
hinnehmen zu müssen.
Darüber
hinaus lässt
sich verhindern, dass sich die Honsteine 20 zu stark abschleifen.
Daher wird die Honbehandlung mit einer verbesserten Effizienz ausgeführt und
wird die Bearbeitungsdauer verkürzt.
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Darüber hinaus
wird die elektrolytische Nachbearbeitung in einer elektrolytischen
Nachbearbeitungseinheit II ausgeführt, während das Honwerkzeug 10 an
dem Honkopf 1 verbleibt, und die Werkstücke werden innerhalb einer
extrem kurzen Zeitdauer in die Prozesseinheit I hinein und daraus
weg überführt. Daher
kann die Honbehandlung ausgeführt
werden, ohne die Gesamtdauer des Honvorgangs zu beeinträchtigen.
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Ferner
ist das in der Erfindung verwendete wässrige Kühlmittel leicht zu handhaben
und wird weithin benutzt, ohne einen nachteiligen Einfluss auf das
Honwerkzeug auszuüben.
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Was
die Bestimmung der Nachbearbeitungszeitgebung betrifft, so nimmt
der Schleifwiderstand der Honsteine 20 allmählich zu,
wenn der Verschleiß der
Honsteine 20 fortschreitet. Durch Nutzung dieses Phänomens kann
die elektrolytische Nachbehandlung an den Honsteinen ausgeführt werden,
wenn der Schleifwiderstand einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
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Auch
besteht die Möglichkeit,
eine Nachbearbeitungsbehandlung in Bezug auf die Honsteine durchzuführen, sobald
eine vorbestimmte Anzahl von Nichtprozessperioden abgelaufen ist.
Demzufolge können
durch den Honvorgang Produkte mit ausgezeichneter Qualität hergestellt
werden, wobei eine zu starke Verschlechterung der Schleifleistung
der Honsteine vermieden wird. In anderen Worten, es kann eine Serie
von Prozessperioden effizient innerhalb einer verkürzten Prozesszeit
ausgeführt
werden, indem verhindert wird, dass die Honsteine zu stark verschleißen.
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Ferner
ist die elektrolytische Nachbearbeitung der Erfindung auch auf jede
Art von Rädern
anwendbar, solange die Räder
durch elektrolytische Nachbearbeitung behandelt werden können. Das Verfahren
und die Vorrichtung der Erfindung sind auch auf andere Techniken
einschließlich
Superfinishing anwendbar, wo Werkstücke mit einer Honflüssigkeit
geschliffen werden, die eine geringe oder keine elektrisch leitfähige Eigenschaft
hat, und die Honsteine aus Schleifpartikeln und einer elektrisch
leitfähigen
Verbindung dafür
hergestellt sind.
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Als
die elektrisch leitfähige
Flüssigkeit
für die elektrolytische
Nachbearbeitung können,
zusätzlich zu
dem wässrigen
Kühlmittel,
viele Arten von elektrisch leitfähigen
Schleifflüssigkeiten
angewendet werden.