-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Honen der Innenfläche
einer Bohrung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie
ein Honwerkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Beim
Honen von Bohrungen sind in der Regel zwei Honoperationen erforderlich.
Mit der ersten Honoperation wird eine Korrektur von Durchmesser und
Formgenauigkeit erreicht, mit der zweiten Honoperation die Oberfläche
geglättet. Diese zwei Honvorgänge erfolgen seither
mit Honmaschinen, die für je einen Honvorgang eine Spindel,
also insgesamt zwei Spindeln aufweisen. Will man mit nur einer Spindel
arbeiten, so ist ein Werkzeug mit einem Doppelzustellsystem erforderlich,
das es ermöglicht, in einem Werkzeug zwei Gruppen von Honleisten
unabhängig voneinander zuzustellen. Im Übrigen
ist diese aus konstruktiven Gründen lediglich bei Durchmessern
von mehr als 60 mm möglich (Flores, Grundlagen
und Anwendungen des Honens, Vulkan-Verlag, Essen (1992), S. 114).
-
Aus
der
DE 196 34 415
A1 ist ein Honwerkzeug bekannt, das zur Bearbeitung von
mehreren miteinander fluchtend in Reihe angeordneten Bohrungen,
beispielsweise den Steuerbohrungen von Hydraulikventilen oder Kurbelwellenlagerbohrungen von
Brennkraftmaschinen, in axialer Richtung gegeneinander versetzt
drei Gruppen von getrennt radial zustellbaren Leisten aufweist.
Das Werkzeug beziehungsweise das Verfahren arbeitet mit nur einem
Arbeitshub, mit dem das Werkzeug durch die Bohrungen hindurch gefahren
wird. Das Sollmaß der Bohrung wird vor der Bearbeitung
eingestellt. Eine Aufweitung während der Bearbeitung erfolgt
nicht. Der eigentliche Honbereich, gebildet durch die mittlere Gruppe
von Honleisten, überdeckt mindestens zwei, vorzugsweise
drei der axial aufeinander folgend fluchtend angeordneten Bohrungen
gleichzeitig. Die zuvorderst angeordnete Gruppe von Honleisten bildet
einen Führungsschneidbereich, die in axialer Richtung eine
dritte Gruppe von Leisten einen Nachschneidebereich.
-
Mit
einem Arbeitshub werden also gleichzeitig mehrere Bohrungen bearbeitet,
wobei der dem Honbereich vorgeordnete Führungsschneidbereich und
der dem Honbereich nachgeordnete Nachschneidebereich eine konzentrische
Führung des Werkzeugs und Bearbeitung der mehreren fluchtend angeordneten
Bohrungen sicherstellen sollen.
-
Aus
der
WO 92/18287 (=
EP 0 535 201 ) ist ein Honwerkzeug
zur Bearbeitung von Sacklochbohrungen bekannt, bei dem für
den Endbereich der Sacklochbohrung eine separate Gruppe von Honleisten
vorgesehen ist. Die beiden Gruppen von Honleisten werden durch ein
Doppel-Zustellsystem separat betätigt.
-
Aus
der
EP 0 610 498 ist
ein Reibhonwerkzeug mit entlang der Außenseite des Werkzeugkörpers
in axialer Richtung hintereinander unterschiedlich ausgebildeten
Honbelägen bekannt.
-
Aus
der
DE 32 43 693 ist
ein Reibhonwerkzeug bekannt, das in den unteren und oberen Führungsbereichen
flächendeckende Verschleißschutzschichten mit
feiner Diamantkörnung und hoher Konzentration aufweist,
zwischen denen der Schneidbelag mit grober Körnung angeordnet
ist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bearbeitung durch zwei
Honoperationen mit einem einfacheren Verfahren und Werkzeug zu erreichen.
Damit soll insbesondere die Bearbeitung von Zahnradbohrungen und
Pleuelaugen verbessert werden.
-
Erfindungsgemäß erfolgt
die Lösung dieser Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch
1 und ein Werkzeug nach Anspruch 8. Die Erfindung betrifft ferner
verschiedene vorteilhafte Weiterbildungen.
-
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung und
ihrer vorteilhaften Weiterbildungen anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
-
Es
stellen dar:
-
1 ein
erstes Ausführungsbeispiel;
-
2 die
Durchführung der ersten Honoperation;
-
3 die
Durchführung der zweiten Honoperation;
-
4 ein
zweites Ausführungsbeispiel.
-
1 zeigt
ein Honwerkzeug 1 mit zwei in axialer Richtung hintereinander
angeordneten Gruppen von Honleisten 10 (1. Leistensatz)
und einer zweiten Gruppe von Honleisten 20 (2. Leistensatz). Die
Honleisten 10 beziehungsweise 20 sind mit einem
Honbelag 11 (grobe Körnung, Vorhonen) beziehungsweise 21 (feine
Körnung, Fertighonen) belegt. Die Honleisten 10 und 20 sind
in einem Werkzeugkörper 2 radial verschiebbar
angeordnet. Der Werkzeugkörper 2 ist mit der Spindel 100 einer
Honmaschine verbunden, die in bekannter Weise gedreht und dabei
gleichzeitig hin und her beziehungsweise auf und ab bewegt wird,
so dass bei Bearbeitung auf der Innenfläche einer Bohrung 7 eines
Werkstücks 8 (vgl. 2 und 3)
das für das Honen typische Kreuzschliffmuster erzeugt wird.
-
In
dem Werkzeugkörper 2 ist ein Zustellkörper 3 axial
verschiebbar angeordnet. Die Verschiebung in axialer Richtung erfolgt
von der Honmaschine her, und zwar unabhängig von der des
Werkzeugkörpers 2. Der Zustellkörper 3 weist
einen ersten Zustellkonus 22 und einen zweiten Zustellkonus 12 auf. Die
beiden Zustellkonusse 12 und 22 weisen konische
Außenflächen 13 beziehungsweise 23 auf,
die mit Keilflächen 14 beziehungsweise Keilflächen 24 der
Honleisten 10 der ersten Gruppe beziehungsweise der Honleisten 20 der
zweiten Gruppe zusammenwirken, so dass eine axiale Bewegung des
Zustellkörpers 3 eine gleichzeitige radiale Verstellung
der Honleisten beider Gruppen bewirkt wird. Der Vorteil ist eine
erhebliche konstruktive Vereinfachung dadurch, dass nur ein Zustellkörper
und damit nur ein Zustellsystem benötigt wird.
-
Auf
der Außenseite des Werkzeugkörpers 2 sind
Blattfedern 5 vorgesehen, die auf an den Honleisten vorgesehene
Druckflächen 6 einwirken, um die Honleisten in
radialer Richtung einwärts zurückzustellen, wenn
der Zustellkörper 3 nach oben bewegt wird, und
damit die Honleisten für eine Bewegung einwärts
in radialer Richtung freigibt.
-
Im
Betrieb nach den 2 und 3 sind die
Honleisten 10 und 20 mit unterschiedlichen Schneidmittelkörnungen
versehen, die den unterschiedlichen aufeinander folgenden Honoperationen entsprechend
ausgewählt sind. In der ersten Honoperation (2)
werden die Honleisten 10, meist versehen mit Honbelägen 11 grober
Körnung, zur Korrektur von Durchmesser und Form- und Lagegenauigkeit
in die Bohrung 7 eines Werkstückes 8 eingeführt,
auf die Innenfläche der Bohrung 7 zugestellt und
die Innenfläche der Bohrung 7 bearbeitet. Diese erste
Honoperation findet – wie beim Honen üblich – durch
Drehung des Honwerkzeugs 1 bei gleichzeitiger Auf- und
Abbewegung um die strichpunktiert eingezeichnete Hub-Mittellage
A statt, wobei jeweils eine Bewegungsumkehr der Honleisten 10 erfolgt, wenn
sie bis etwa zu einem Drittel ihrer Länge aus der Bohrung 7 ausgefahren
worden sind. Dabei ist das Werkstück 8 auf einer
Werkstückaufnahme 50 aufgelegt und dort durch
(nicht gezeigte) Mittel gehalten.
-
Bei
der zweiten Honoperation (3) befindet
sich das Honwerkzeug 1 in einer tieferen Lage, und zwar
tiefer um den Betrag, um den die beiden Gruppen Honleisten 10, 20 am
Honwerkzeug 1 in axialer Richtung gegeneinander versetzt
sind. Dabei befinden sich die ersten Honleisten 10 in der Aufnahmeöffnung 51 der
Werkstückaufnahme 50. Sie leisten während
der zweiten Honoperation keinen Beitrag zur Bearbeitung. Die Bohrung 7 wird
vielmehr durch die Honleisten 20 der zweiten Gruppe Honleisten
bearbeitet.
-
Es
ist also bei der ersten Honoperation ausschließlich die
erste Gruppe Honleisten 10 und bei der zweiten Honoperation 20 ausschließlich
die zweite Gruppe Honleisten 20 im Einsatz. Beide werden gemeinsam
und somit gleichzeitig von der Honmaschine her durch Verschiebung
des Zustellkörpers 3 radial auf die Innenfläche
der Bohrung 7 zugestellt, die dann in der zweiten Honoperation
bearbeitet wird, und zwar wiederum dadurch, dass – wie
beim Honen üblich – das Honwerkzeug gleichzeitig
gedreht und auf und ab bewegt wird. Es wird also durch Höhenverstellung
des Werkzeugs in verschiedene Höhenpositionen die Innenfläche
der Bohrung 7 zunächst nur von den Honleisten 10 und
dann nur von den Honleisten 20 bearbeitet, obwohl beide
Gruppen von Honleisten stets durch den nur einen Zustellkörper 3 verschoben
werden.
-
Zum Übergang
von der ersten Honoperation zur zweiten Honoperation ist es lediglich
erforderlich, dass die Honleisten 10 so weit radial zurückgestellt werden,
dass auch die Honleisten 20 so weit zurückgestellt
sind, dass sie ohne Kontakt mit der Innenfläche der Bohrung 7 des
Werkstückes 8 in diese eingefahren werden können.
Anschließend werden die Honleisten 20 radial ausgefahren,
wobei sowohl in der ersten Honoperation (2) als auch
in der zweiten Honoperation (3) jeweils
beide Gruppen von Honleisten infolge der Bewegung des Zustellkörpers 3 radial
ausgefahren werden, jedoch in jedem der Fälle nur eine
Gruppe von Honleisten bei der Bearbeitung der Bohrung 8 wirksam
wird, nämlich bei der ersten Honoperation die Honleisten 10 und
bei der zweiten Honoperation die Honleisten 20. In dieser Lage
erfolgt dann die Honbewegung, in der einer Drehbewegung eine axiale
Hin/Her- beziehungsweise Auf/Ab-Bewegung überlagert ist.
-
Die
erhebliche Vereinfachung gegenüber dem Stand der Technik
besteht darin, dass die Bearbeitung einer Bohrung durch Honen mit
unterschiedlichen Honleisten erfolgt, die auf einem Werkzeugkörper
axial versetzt angeordnet sind und somit immer gleichzeitig radial
zugestellt werden, von denen aber infolge der Verschiebung des Honwerkzeuges in
unterschiedliche Höhenpositionen immer nur ein Honleistensatz
eine Bearbeitung durchführt, während sich der
andere Honleistensatz außerhalb der zu bearbeitenden Bohrung
befindet.
-
Die „Mittel"-Lage
des Honwerkzeugs 1, um die das Honwerkzeug 1 bei
der Honoperation auf und ab bewegt wird, ist in beiden Honoperationen
unterschiedlich, nämlich bei der zweiten Honoperation (3)
tiefer gegenüber der ersten Honoperation (2),
und zwar soweit wie dies erforderlich ist, damit nicht die erste
Gruppe Honleisten 10, sondern die zweite Gruppe Honleisten 20 zum
Einsatz kommt (siehe oben).
-
Das
Werkzeug ist einfach aufgebaut. Bei Verwendung nur eines Zustellsystems
(Zustellkörper 3) können die Bearbeitungszeiten
erheblich verkürzt werden, indem zwischen den beiden Honoperationen lediglich
die Hublage (Mittellage der Auf- und Abbewegung des Honwerkzeugs 1)
verändert und der Zustellkörper 3 einmal
auf und ab bewegt werden muss. Die durch eine Zurückstellung
der Honleisten und eine erneute Zustellung erforderliche „Nebenzeit" wird
erheblich verringert und somit der Bearbeitungsprozess verkürzt.
Die Produktivität steigt. Darüber hinaus sind
geringere Investitionskosten für eine autarke Fertigungseinheit,
mit der zwei Honoperationen auf nur einer Spindel nacheinander durchgeführt werden
können, notwendig. Man benötigt jetzt nur noch
eine Standardmaschine mit einer Spindel und einem einfachen Zustellsystem.
Im Falle einer einspindligen Honmaschine war seither ein Doppelzustellsystem
notwendig. Demgegenüber sind die Bearbeitungszeit und die
Investitionskosten bei dem vorliegenden Verfahren unter Verwendung
des vorliegenden Honwerkzeugs geringer. Darüber hinaus verbleibt
das Werkstück bei beiden Honoperationen in seiner Position,
so dass durch die nur eine Aufspannung keine Spannfehler und durch
ein Weitertakten, wie es ansonsten erforderlich wäre, keine
Positionsungenauigkeiten entstehen können.
-
Das
Verfahren wird auf einer autarken Funktionseinheit in Standardbauweise
realisiert. Dies kommt dem Bestreben der modernen Fertigungsplanung
entgegen, nicht mehrere verkettete Mehrspindelmaschinen, sondern
ein oder mehrere autarke Einzelmaschinen zu verwenden. Dadurch wird
bei wechselnden Stückzahlvorgaben und unterschiedlichen
Werkstücktypen mehr Flexibilität möglich.
-
Beide
Gruppen von Honleisten sind auf einen gemeinsamen Nenndurchmesser
ausgelegt. Die jeweiligen Arbeitsdurchmesser der einzelnen Honleisten
werden durch die mit der vorhergehenden Bearbeitung vorgegebenen
Durchmesser, die Aufteilung der Honzugaben auf die beiden Honoperationen und
das geforderte Fertigmaß bestimmt.
-
Es
besteht auch die Möglichkeit, ab einem bestimmten Durchmesser
für beide Gruppen von Honleisten unabhängig voneinander
arbeitende Messsysteme (Luftmesssysteme) einzusetzen.
-
Beim
Ausführungsbeispiel nach den 1–3 wird
der Zustellkörper bei der Zustellung nur in einer Richtung
eingesetzt. Die Gruppe Honleisten, die sich in der Bohrung befindet,
wird gegen die Wand der Bohrung 7 zugestellt. Die Rückstellung
erfolgt durch die Blattfedern 5, die auf die Druckflächen 6 der
Honleisten wirken.
-
Welche
Gruppe von Honleisten für welche Operation eingesetzt wird,
ist grundsätzlich beliebig. Bei Bearbeitungen mit höheren
Anforderungen an die Rechtwinkligkeit der Bohrung gegenüber
der Aufspannfläche empfiehlt sich allerdings – anders
als in den 2 und 3 – der
Einsatz der oberen Honleisten zum Vorhonen, da durch die geringere
Auskragung gegenüber der Aufnahme an einer Spindel 100 eine
höhere Stabilität und somit eine bessere Korrektur
der Rechtwinkligkeit erreicht werden kann. An den oberen Honleisten
können höhere Rundlaufgenauigkeiten erreicht werden.
In der ersten Honoperation kann man dann bereits die gewünschte Maß-
und Formgenauigkeit erreichen, so dass in der zweiten Honoperation,
bei der das Honwerkzeug eine größere Auskragung
(auskragende Länge = Abstand Honleisten/Spindel) aufweist,
nur noch geglättet werden muss.
-
Die
einzelnen Bearbeitungsschritte sind:
- 1. Vorhonen
mit den Honleisten 10 der ersten Gruppe in einer ersten
Hubposition;
- 2. Zurückstellen der Honleisten der ersten Gruppe,
Ausfahren aus der Bohrung.
Der Rücklaufweg kann durch
unterschiedliche Leistung und Verschleiß verschieden sein,
ist jedoch maximal so groß wie der Belag der Honleisten
hoch ist. Die Rücklaufzeit und dementsprechend auch Taktzeit
ist damit sehr kurz.
- 3. Höhenverstellung des Honwerkzeugs und Anfahren der
zweiten Hubposition für die zweite Gruppe Honleisten;
- 4. Zustellung der zweiten Gruppe der Honleisten bis zur Anlage
an der Innenfläche der Bohrung;
- 5. Fertighonen mit den Honleisten der zweiten Gruppe;
- 6. Zurückstellen der Honleisten und Ausfahren des Werkzeugs.
-
Es
ist noch anzumerken, dass dasselbe Prinzip – Zustellung
mehrerer axial versetzter Gruppen von Werkzeugen, von denen sich
nur eine in Bearbeitungsstellung befindet, aber alle von nur einem
Zustellkörper radial zugestellt werden – auch
bei mehr als zwei Gruppen von Bearbeitungswerkzeugen anwendbar ist.
-
Ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs ist in 4 dargestellt.
Es unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach 1 dadurch, dass
bei dem Honwerkzeug 4 die Honleisten 60 der ersten
Gruppe und die Honleisten 70 der zweiten Gruppe sowie deren
Keilflächen 64 und 74 sowie die zugeordneten
konischen Außenflächen 63 und 73 der
Zustellkonusse 62 und 72 des Zustellkörpers 53 zueinander
entgegengesetzt geneigt sind. Die untere Gruppe Honleisten 63 wird
zum Vorhonen bei Abwärtsbewegung des Zustellkörpers
gegen die Wand einer Bohrung zugestellt. Währenddessen
befindet sich die zweite Gruppe Honleisten 20 außerhalb
der Bohrung und wird beim Vorhonen der Honleisten 10 der
ersten Gruppe mit zunehmendem Abtragen der Innenfläche
der zu bearbeitenden Bohrung 7 freigegeben und von den
Blattfedern zurückgestellt. Umgekehrt läuft das
Verfahren ab, wenn sich die Honleisten 70 der zweiten Gruppe
in der Bohrung 7 befinden. Infolge der entgegengesetzten
Neigung der Außenfläche 73 des Zustellkonus 72 werden
die Honleisten 70 zunehmend freigegeben und von den Blattfedern 5 radial
einwärts zurückgestellt.
-
Dieses
Werkzeug arbeitet wie folgt:
- 1. Vorhonen mit
den Honleisten 63 der ersten Gruppe Honleisten
- 2. Zurückfahren der Honleisten 63, so dass
diese aus der Bohrung 7 herausgefahren und die Honleisten 73 der
zweiten Gruppe Honleisten 73 in die Bohrung 7 eingefahren
werden können.
Eine Berücksichtigung einer
Rücklaufzeit ist nicht mehr notwendig, da die Honleisten 73 der
zweiten Gruppe nach Schritt 1 auf dem kleineren Durchmesser
positioniert sind. Es geht also keine Rücklaufzeit in die
Taktzeit ein. Die Zustellbewegung in radialer Richtung kann bereits
während dem axialen Verfahren des Honwerkzeugs erfolgen.
- 3. Höhenverstellung des Honwerkzeugs und Anfahren der
Hubposition für die Honleisten 73 der zweiten
Gruppe;
- 4. Zustellung der zweiten Gruppe Honleisten;
- 5. Fertighonen mit den Honleisten der zweiten Gruppe;
- 6. Zurückstellen der Honleisten der zweiten Gruppe
und Ausfahren des Honwerkzeugs.
-
Die
Rückstellung der Honleisten kann – in bekannter
Weise – auch anstatt durch die Blattfedern 5 durch
einen Rückholstift erfolgen, der bei einer Relativbewegung
des Zustellkonus gegenüber der Honleiste in einer axialen
Richtung diesen mitnimmt, während er bei der Relativbewegung
in der anderen Richtung (abwärts) sich in eine Bohrung
in der Honleiste hineinschiebt und dabei die Honleiste radial nach
außen zustellt.
-
- 1
- Honwerkzeug
(1–3)
- 2
- Werkzeugkörper
- 3
- Zustellkörper
- 4
- Honwerkzeug
(4)
- 5
- Blattfedern
- 6
- Druckfläche
- 7
- Bohrung
- 8
- Werkstück
- 10
- Honleisten
der ersten Gruppe
- 11
- Honbelag
von 10
- 12
- erster
Zustellkonus an 3
- 13
- konische
Außenfläche von 12
- 14
- Keilflächen
an 10
- 20
- Honleisten
der zweiten Gruppe
- 21
- Honbelag
von 20
- 22
- zweiter
Zustellkonus an 3
- 23
- konische
Außenfläche von 22
- 24
- Keilflächen
an 20
- 50
- Werkstückaufnahme
- 51
- Aufnahmeöffnung
- 53
- Zustellkörper
- 60
- Honleisten
der ersten Gruppe
- 61
- Honbelag
von 60
- 62
- erster
Zustellkonus an 3
- 63
- Konische
Außenfläche von 62
- 64
- Keilflächen
von 60
- 70
- Honleisten
der zweiten Gruppe
- 71
- Honbelag
von 70
- 72
- zweiter
Zustellkonus an 3
- 73
- konische
Außenfläche von 62
- 74
- Keilflächen
von 70
- 100
- Spindel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19634415
A1 [0003]
- - WO 92/18287 [0005]
- - EP 0535201 [0005]
- - EP 0610498 [0006]
- - DE 3243693 [0007]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Flores, Grundlagen
und Anwendungen des Honens, Vulkan-Verlag, Essen (1992), S. 114 [0002]