Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest einer
Lagerbohrung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1,
ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung nach
den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 5 und einen Motor mit
zumindest einer gehonten Lagerbohrung nach den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 10.The
The invention relates to a method for producing at least one
Bearing bore according to the features of the preamble of claim 1,
a honing tool for producing at least one bearing bore
the features of the preamble of claim 5 and an engine with
at least one honed bearing bore according to the features of the preamble
of claim 10.
Aus
dem Stand der Technik ist, wie in der EP 1 321 229 A1 beschrieben, ein Verfahren
zur Herstellung einer Bohrung, insbesondere einer Zylinderbohrung
einer Hubkolbenmaschine bekannt. Die Bohrung weist in unbelastetem
Zustand eine Ausgangsform und im Betriebszustand eine von der Ausgangsform
abweichende Sollform auf. Die Verformung der Bohrung zur Sollform
wird im Betriebszustand ermittelt, mittels der Sollform und der
Verformung wird die Ausgangsform ermittelt und die Bohrung wird
mit einem Bearbeitungsverfahren in die Ausgangsform gebracht.From the prior art, as in the EP 1 321 229 A1 described a method for producing a bore, in particular a cylinder bore of a reciprocating engine known. The bore has an initial shape in the unloaded state and, in the operating state, a desired shape deviating from the starting shape. The deformation of the hole to the desired shape is determined in the operating state, by means of the desired shape and the deformation of the initial shape is determined and the bore is brought with a machining process in the initial form.
In
der EP 1 790 435 A1 werden
ein Verfahren zum Honen von Bohrungen sowie ein Honwerkzeug hierfür
und ein gehontes Werkstück beschrieben. In dem Verfahren
zum Honen der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück,
insbesondere zum Honen einer Zylinderlauffläche bei der
Herstellung von Zylinderblöcken für Brennkraftmaschinen
wird ein Honwerkzeug innerhalb der Bohrung axial beweglich und um
seine Werkzeugachse rotierend angetrieben. Durch eine im Wesentlichen
starre Führung der Axialbewegung des Honwerkzeuges zur
Erzeugung einer Axialbewegung des Honwerkzeuges im Wesentlichen
parallel zur Bohrungsachse der Bohrung und eine zeitlich asymmetrische
Steuerung der Zustellkraft einer einseitig der Werkzeugachse an
dem Honwerkzeug angebrachten Schneidgruppe in Abhängigkeit
von der Hublage und/oder der Winkelposition des Honwerkzeuges wird
erreicht, dass die Bohrung zumindest in einem axialen Bohrungsabschnitt
eine nichtkreiszylindrische Bohrungsform erhält, die von einer
bezogen auf die Bohrungsachse 2-zählig radialsymmetrischen
Form signifikant abweicht. Dadurch kann z. B. ein Zylinderblock
hergestellt werden, dessen Zylinderbohrungen im Betriebszustand
des Zylinderblockes mit auf dem Zylinderblock aufgeschraubtem Zylinderkopf
einen Zylindrizitätsfehler von weniger als 10 Pm aufweisen.In the EP 1 790 435 A1 For example, a method of honing bores and a honing tool therefor and a honed workpiece are described. In the method for honing the inner surface of a bore in a workpiece, particularly for honing a cylinder surface in the manufacture of cylinder blocks for internal combustion engines, a honing tool is axially movable within the bore and rotationally driven about its tool axis. By a substantially rigid guide the axial movement of the honing tool for generating an axial movement of the honing tool substantially parallel to the bore axis of the bore and a temporally asymmetric control of the feed force of one side of the tool axis attached to the honing tool cutting group in dependence on the stroke position and / or the angular position of the Honing tool is achieved that the bore at least in an axial bore portion receives a non-circular cylindrical bore shape, which deviates significantly from a relative to the bore axis 2-fold radially symmetrical shape. As a result, z. Example, a cylinder block are made, the cylinder bores in the operating condition of the cylinder block with screwed on the cylinder block cylinder head have a Cylindricitätsfehler of less than 10 Pm.
In
der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2009 007 023.0 der Anmelderin
wird ein Verfahren zur Auslegung und Herstellung von Bohrungen in
einem Gehäuse, insbesondere von Zylinderbohrungen für
eine Hubkolbenmaschine in einem Zylinderkurbelgehäuse beschrieben.
Die Bohrungen weisen in einem unbelasteten Zustand eine Ausgangsform
und im Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende Betriebsform
auf, welche eine zylindrische Sollform ist bzw. dieser möglichst nahe
kommt. In einem ersten Schritt wird mindestens eine Form mindestens
einer Zylinderlauffläche des Zylinderkurbelgehäuses
im kalten, unverspannten Zustand des Zylinderkurbelgehäuses
simuliert und anschließend wird mindestens eine Betriebsform
dieser Zylinderlauffläche ermittelt, die die Zylinderlauffläche
aufgrund einer vorgegebenen mechanischen und/oder thermischen Beanspruchung
annimmt.In the not yet published application DE 10 2009 007 023.0 the applicant is described a method for the design and manufacture of holes in a housing, in particular cylinder bores for a reciprocating engine in a cylinder crankcase. In an unloaded state, the bores have an initial shape and, in the operating state, an operating shape deviating from the starting shape, which is a cylindrical desired shape or comes as close as possible to it. In a first step, at least one shape of at least one cylinder surface of the cylinder crankcase in the cold, unstressed state of the cylinder crankcase is simulated and then at least one operating mode of this cylinder surface is determined, which assumes the cylinder surface due to a given mechanical and / or thermal stress.
In
der DE 10 2007
024 569 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Bohrungen
in Gehäusen, insbesondere von Zylinderbohrungen für
Hubkolbenmaschinen in Zylinderkurbelgehäusen beschrieben. Die
Bohrungen weisen in einem unbelasteten Zustand eine Ausgangsform
und im Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende Betriebsform
auf. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
- a) Versetzen eines Referenzgehäuses in einen betriebsähnlichen
Zustand,
- b) Herstellen einer der Betriebsform entsprechenden Sollform
der Bohrung im betriebsähnlichen Zustand des Referenzgehäuses,
- c) Versetzen des Referenzgehäuses in den unbelasteten
Zustand,
- d) Vermessen der sich aus der Sollform ergebenden Ist-Ausgangsform
der Bohrung,
- e) Ermitteln der Soll-Ausgangsform auf Basis der gemessenen
Ist-Ausgangsform und
- f) Einbringen der Soll-Ausgangsform mit einem Bearbeitungsverfahren
in weitere Gehäuse im unbelasteten Zustand.
In the DE 10 2007 024 569 A1 describes a method for producing bores in housings, in particular cylinder bores for reciprocating engines in cylinder crankcases. The holes have an initial shape in an unloaded state and an operating mode deviating from the initial shape in the operating state. The method comprises the following method steps: - a) putting a reference housing in a service-like state,
- b) producing a nominal shape of the bore corresponding to the operating mode in the operational state of the reference housing,
- c) placing the reference housing in the unloaded state,
- d) measuring the actual output shape of the hole resulting from the desired shape,
- e) determining the desired output form based on the measured actual output form and
- f) introducing the desired output shape with a machining process in another housing in the unloaded state.
In
der DE 10 2007
031 589 A1 wird ein Verfahren und ein Werkzeug zur Erzeugung
einer von einer Zylinderform abweichenden Innenfläche in
einem Gehäuse beschrieben. Das Werkzeug umfasst eine Freiformnockenwelle
und einen koaxial, verschieblich und drehbar gegenüber
der Freiformnockenwelle angeordneten Hohlzylinder. Auf dem Hohlzylinder
ist drehbar und/oder verschiebbar mindestens ein Schneidwerkzeug
angeordnet. Bei Drehungen und Verschiebungen des Hohlzylinders gegenüber
der stationär am Gehäuse befestigten Freiformnockenwelle
wird von dem Schneidwerkzeug die Kontur der Mantelfläche
auf die Bohrung übertragen und so die Ausgangsform erzeugt.In the DE 10 2007 031 589 A1 For example, a method and a tool for producing a cylindrical surface deviating from a cylindrical shape in a housing will be described. The tool comprises a freeform camshaft and a hollow cylinder which is arranged coaxially, displaceably and rotatably with respect to the freeform camshaft. At least one cutting tool is rotatably and / or displaceably arranged on the hollow cylinder. During rotations and displacements of the hollow cylinder relative to the stationary mounted on the housing free-form camshaft is transmitted from the cutting tool, the contour of the lateral surface on the bore and thus produces the initial shape.
In
der noch nicht veröffentlichten Anmeldung DE 10 2008 064 592.3 der Anmelderin
wird eine Vorrichtung zur Erzeugung einer nicht zylindrischen Innenfläche
einer Bohrung beschrieben. Die Vorrichtung umfasst entlang des Umfangs
der Bohrung angeordnete und auf die Innenfläche der Bohrung
radial zustellbare Bearbeitungswerkzeuge und ein Zustellsystem,
das elektrische Stellelemente aufweist, deren wirksame Flächen
durch elektrische Steuersignale verstellbar sind und auf Zustellelemente
einwirken, durch die die Bearbeitungswerkzeuge auf die Bohrung zugestellt
werden. Die wirksamen Flächen der elektrischen Stellelemente
wirken auf ein hydraulisches Leitungssystem ein, über das
zumindest ein Zustellelement verschoben wird. Die von dem Medium
des hydraulischen Systems beaufschlagte Fläche des Zustellelements
ist geringer als die auf das hydraulische System einwirkende Fläche
des elektrischen Stellelementes.In the not yet published application DE 10 2008 064 592.3 The applicant describes a device for producing a non-cylindrical inner surface of a bore. The device comprises machining tools arranged along the circumference of the bore and radially displaceable on the inner surface of the bore and a delivery system which has electrical adjusting elements whose effective surfaces are adjustable by electrical control signals and act on delivery elements, through which the processing tools are delivered to the bore. The effective surfaces of the electrical control elements act on a hydraulic line system, via which at least one feed element is moved. The acted upon by the medium of the hydraulic system surface of the feed element is less than the force acting on the hydraulic system surface of the electric actuator.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren
zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung, ein verbessertes Honwerkzeug
zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung und einen verbesserten
Motor mit zumindest einer gehonten Lagerbohrung anzugeben.Of the
Invention is based on the object, an improved method
for producing at least one bearing bore, an improved honing tool
for producing at least one bearing bore and an improved
Specify motor with at least one honed bearing bore.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1, ein Honwerkzeug zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung
mit den Merkmalen des Anspruchs 5 und einen Motor mit zumindest
einer gehonten Lagerbohrung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The
The object is achieved by a method
for producing at least one bearing bore with the features of
Claim 1, a honing tool for producing at least one bearing bore
with the features of claim 5 and a motor with at least
a honed bearing bore with the features of claim 10.
Bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.preferred
Embodiments and developments of the invention are in the dependent
Claims specified.
In
einem Verfahren zur Herstellung zumindest einer Lagerbohrung in
einem Motor, insbesondere für eine Kurbelwelle oder eine
Nockenwelle eines Verbrennungsmotors, mittels eines Honwerkzeugs,
welches parallel zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung axial und
um eine Werkzeugachse rotierend bewegt wird, wird erfindungsgemäß in
einem unbelasteten Zustand der Lagerbohrung durch ein Formhonen
einer Innenfläche der Lagerbohrung eine derart asymmetrische
Ausgangsform der Lagerbohrung erzeugt, dass die Lagerbohrung in
einem Betriebszustand eine von der Ausgangsform abweichende symmetrische
Betriebsform aufweist.In
a method for producing at least one bearing bore in
an engine, in particular for a crankshaft or a
Camshaft of an internal combustion engine, by means of a honing tool,
which axially and parallel to a bore axis of the bearing bore
is moved in rotation about a tool axis, according to the invention in
an unloaded state of the bearing bore by a shaping honing
an inner surface of the bearing bore such asymmetric
Initial shape of the bearing bore produces that the bearing bore in
an operating condition deviating from the initial form symmetric
Operating form has.
Vorteilhafterweise
ist in der Lagerbohrung ein Wälzlager angeordnet. Der Motor
kann insbesondere ein Verbrennungsmotor mit einer gehonten Lagerbohrung
für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle sein.advantageously,
a rolling bearing is arranged in the bearing bore. The motor
in particular, an internal combustion engine with a honed bearing bore
be for a crankshaft or a camshaft.
Aufgrund
von unvermeidbaren, geometrischen Verzügen bei einer Montage,
thermischen Verzügen bei Betriebstemperatur und dynamischen,
mechanischen Veränderungen in einem Lastfall sind Lagerbohrungen
bei Verbrennungsmotoren und Elektromotoren in einem Betriebszustand
nie ideal rund und ideal fluchtend. Dies wird nach dem Stand der Technik
toleriert und geometrisch durch eine Gleitlagertechnlogie mit ca.
0,1% Spaltmaß abgefangen. Ein Einsatz von reibleistungsmindernden
Wälzlagern erfordert jedoch weitaus engere Toleranzen für Fluchtung,
Rundheit und Spaltmaß (< 0,03%),
damit diese statistisch ausreichend betriebssicher und akustisch
unauffällig ein berechnetes Lebensdauerziel erreichen.
Im Pkw-Einsatz wird derzeit ein maximal zulässiger Ausfall
von weniger als 30 Wälzlagern von einer Million eingesetzten
Wälzlagern über 300.000 km gefordert. Dies wird
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sichergestellt.by virtue of
of unavoidable geometric distortions during assembly,
thermal distortion at operating temperature and dynamic,
Mechanical changes in a load case are bearing bores
in internal combustion engines and electric motors in an operating condition
never ideal around and ideally aligned. This is the state of the art
tolerated and geometrically by a plain bearing technology with approx.
0.1% gap intercepted. A use of friction-reducing
Rolling bearings, however, requires much tighter tolerances for alignment,
Roundness and gap (<0.03%),
so that these statistically sufficiently reliable and acoustically
inconspicuously reach a calculated lifetime goal.
In the car use is currently a maximum allowable failure
of less than 30 rolling bearings used by one million
Rolling bearings over 300,000 km required. this will
ensured by the method according to the invention.
Durch
das asymmetrische Honen der Lagerbohrung, so dass diese im Betriebszustand
durch die beschriebenen Einflüsse eine symmetrische Betriebsform
einnimmt, wird ein Funktionsverhalten des in die Lagerbohrung eingesetzten
Wälzlagers im Hinblick auf Akustik, Reibung und Verschleiß optimiert und
dadurch eine Ausfallsicherheit erheblich gesteigert.By
the asymmetric honing of the bearing bore, so that these in the operating condition
by the described influences a symmetrical operating form
assumes a functional behavior of the used in the bearing bore
Rolling bearing optimized in terms of acoustics, friction and wear and
thereby significantly increased reliability.
Mittels
des Verfahrens sind beliebig ausgeformte segmentierte Unrundformen
der Lagerbohrung herstellbar, wobei eine Ausformung der Lagerbohrung
insbesondere auch reproduzierbar ist, so dass gleiche Lagerbohrungen
in Serienfertigung hergestellt werden können. Dabei können
die Lagerbohrungen einzeln oder eine Mehrzahl in einem Paket hergestellt
werden, beispielsweise in einem montierten Zustand in einem Kurbelgehäuse
oder auch in einem losen Zustand mit nachträglicher Verschraubung
im Kurbelgehäuse. Durch eine Serienfertigung von einer
Mehrzahl von Lagerbohrungen in einer Aufspannung ist eine besonders
wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.through
of the method are arbitrarily shaped segmented non-circular shapes
the bearing bore produced, wherein a shape of the bearing bore
especially reproducible, so that the same bearing bores
can be mass produced. It can
the bearing bores individually or a plurality produced in a package
be, for example in a mounted state in a crankcase
or even in a loose state with subsequent screwing
in the crankcase. By mass production of one
A plurality of bearing bores in one clamping is a particular one
economic production allows.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.embodiments
The invention will be explained in more detail with reference to drawings.
Dabei
zeigen:there
demonstrate:
1a eine
perspektivische Darstellung eines Motorblocks eines Verbrennungsmotors, 1a a perspective view of an engine block of an internal combustion engine,
1b eine
Detailansicht von 1a, 1b a detailed view of 1a .
1c eine
Detailansicht von 1b, 1c a detailed view of 1b .
2a eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines
in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs, 2a a schematic representation of a first embodiment of a arranged in bearing bores honing tool,
2b eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
eines in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs, 2 B a schematic representation of a second embodiment of a arranged in bearing bores honing tool,
3a eine
schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform
eines in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs, 3a a schematic representation of a third embodiment of a arranged in bearing bores honing tool,
3b eine
schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform
eines in Lagerbohrungen angeordneten Honwerkzeugs, 3b a schematic representation of a fourth embodiment of a arranged in bearing bores honing tool,
4 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer
Ansteuerung von Honleisten am Honwerkzeug, und 4 a schematic representation of a first embodiment of a control of honing stones on the honing tool, and
5 eine
schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform
einer Ansteuerung von Honleisten am Honwerkzeug. 5 a schematic representation of a second embodiment of a control of honing stones on the honing tool.
Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.each other
corresponding parts are in all figures with the same reference numerals
Mistake.
1a zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Motors 1, welcher
als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, wobei in Lagerbohrungen 2 für
eine nicht dargestellte Kurbelwelle Wälzlager 3 angeordnet
sind. 1b zeigt eine Detailansicht
der Lagerbohrungen 2 aus 1a, wobei
aus Gründen der Übersichtlichkeit die Wälzlager 3 nicht
dargestellt sind. 1c zeigt eine Detailansicht
von 1b, wobei dargestellte Innenflächen 4 der
Lagerbohrungen 2 einen Außenring der Wälzlager 3 bilden. 1a shows a perspective view of an engine 1 , which is designed as an internal combustion engine, wherein in bearing bores 2 for a crankshaft, not shown, rolling bearings 3 are arranged. 1b shows a detailed view of the bearing bores 2 out 1a , for reasons of clarity, the bearings 3 are not shown. 1c shows a detail view of 1b , wherein illustrated inner surfaces 4 the bearing bores 2 an outer ring of the rolling bearings 3 form.
Aufgrund
von unvermeidbaren, geometrischen Verzügen bei einer Montage,
thermischen Verzügen bei Betriebstemperatur und dynamischen,
mechanischen Veränderungen in einem Lastfall sind derartige
Lagerbohrungen 2 und des Weiteren beispielsweise auch Lagerbohrungen 2 für
eine Nockenwelle des Verbrennungsmotors und Lagerbohrungen 2 von
Elektromotoren in einem Betriebszustand nie ideal rund und ideal
fluchtend. Dies wird nach dem Stand der Technik toleriert und geometrisch
durch eine Gleitlagertechnlogie mit ca. 0,1% Spaltmaß abgefangen.
Ein Einsatz von reibleistungsmindernden Wälzlagern 3 erfordert
jedoch weitaus engere Toleranzen für Fluchtung, Rundheit
und Spaltmaß (< 0,03%),
damit diese statistisch ausreichend betriebssicher und akustisch
unauffällig ein berechnetes Lebensdauerziel erreichen.
Im Pkw-Einsatz wird derzeit ein maximal zulässiger Ausfall
von weniger als 30 Wälzlagern 3 von einer Million
eingesetzten Wälzlagern 3 über 300.000
km gefordert.Due to unavoidable geometric distortions during assembly, thermal distortion at operating temperature and dynamic mechanical changes in a load case, such bearing bores are 2 and further, for example, bearing bores 2 for a camshaft of the internal combustion engine and bearing bores 2 of electric motors in an operating condition never ideal round and ideally in alignment. This is tolerated by the prior art and geometrically intercepted by a plain bearing technology with about 0.1% gap. An application of friction reducing rolling bearings 3 however, requires much tighter tolerances for alignment, roundness, and gap (<0.03%) in order to achieve a statistically sufficiently reliable and acoustically inconspicuous life expectancy. In car use, a maximum allowable failure of less than 30 rolling bearings is currently underway 3 of one million rolling bearings used 3 over 300,000 km required.
Um
dies zu erreichen, sind zunächst statische, thermische
und dynamische Verzüge der Lagerbohrungen 2 im
Betriebszustand zu ermitteln. Dies erfolgt beispielsweise durch
eine simulative Vorausberechnung oder durch ein Versetzen der Lagerbohrungen 2 in
den Betriebszustand bzw. in einen diesem nahe kommenden Zustand,
beispielsweise durch ein Erwärmen und Verspannen. Danach
wird durch eine Vorgabe daraus resultierender unrunder Maßabweichungen
für einen unbelasteten Zustand vorzugsweise jede Lagerbohrung 2 im
unbelasteten Zustand so bearbeitet, dass in diesem unbelasteten Zustand
eine derart asymmetrische Ausgangsform 5 der Lagerbohrung 2 erzeugt
wird, dass die Lagerbohrung 2 im Betriebszustand eine von
der Ausgangsform 5 abweichende symmetrische Betriebsform
aufweist.To achieve this, are initially static, thermal and dynamic distortion of the bearing bores 2 to be determined during operation. This is done, for example, by a simulative prediction or by offsetting the bearing bores 2 in the operating state or in a state close to this, for example by heating and bracing. Thereafter, by specifying resulting non-circular dimensional deviations for an unloaded state, preferably each bearing bore 2 In the unloaded state edited so that in this unloaded state such an asymmetric output form 5 the bearing bore 2 is generated, that the bearing bore 2 in the operating state one of the initial form 5 having different symmetrical operating form.
Dies
erfolgt in einem Verfahren zur Herstellung der Lagerbohrung 2 durch
ein Formhonen der Innenfläche 4 der Lagerbohrung 2,
so dass die Lagerbohrung 2 nach dem Formhonen die in 3c schematisch dargestellte asymmetrische
Ausgangsform 5, d. h. eine segmentierte Unrundform aufweist. Anschließend
ist in den bearbeiteten Lagerbohrungen 2 jeweils ein Wälzlager 3 anordbar.
Die asymmetrisch ausgeformte Lagerbohrung 2 nimmt im Betriebszustand
durch die beschriebenen Einflüsse eine symmetrische Betriebsform
ein, wodurch ein Funktionsverhalten des in die Lagerbohrung 2 eingesetzten
Wälzlagers 3 im Hinblick auf Akustik, Reibung
und Verschleiß optimiert und dadurch eine Ausfallsicherheit
erheblich gesteigert ist.This is done in a method for producing the bearing bore 2 by shaping the inner surface 4 the bearing bore 2 so that the bearing bore 2 after form honing the in 3c schematically shown asymmetric initial shape 5 , ie having a segmented out-of-round shape. Subsequently, in the machined bearing bores 2 each a rolling bearing 3 locatable. The asymmetrically shaped bearing bore 2 assumes in the operating condition by the described influences a symmetrical operating form, whereby a functional behavior of the in the bearing bore 2 used rolling bearing 3 optimized in terms of acoustics, friction and wear, thereby significantly increasing reliability.
Die 2a, 2b, 3a und 3b zeigen
verschiedene Ausführungsformen eines im Verfahren zur Herstellung
der Lagerbohrungen 2 eingesetzten Honwerkzeugs 6.
Bei allen Ausführungsformen wird das Honwerkzeug 6 parallel
zu einer Bohrungsachse der Lagerbohrung 2 axial und um
eine Werkzeugachse rotierend bewegt.The 2a . 2 B . 3a and 3b show various embodiments of a method for producing the bearing bores 2 used honing tool 6 , In all embodiments, the honing tool 6 parallel to a bore axis of the bearing bore 2 moved axially and about a tool axis rotating.
In
den 2a und 2b weist
das Honwerkzeug 6 zu einer Positionierung parallel zur
Bohrungsachse eine Mehrzahl über einen Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilter
radial ansteuerbarer Stützleisten 7 auf. Alternativ
dazu ist das in den 3a und 3b dargestellte
Honwerkzeug 6 in außerhalb der zu bearbeitenden
Lagerbohrungen 2 angeordneten Honwerkzeuglagerungen 8 gelagert und
parallel zur Bohrungsachse gehaltert, wodurch auf einfache Weise
eine exakte Positionierung des Honwerkzeugs 6 unabhängig
von einem Bearbeitungszustand der Lagerbohrungen 2 ermöglicht
ist. Allerdings sind hier vor einer Bearbeitung die Lagerbohrungen 2 und
das Honwerkzeug 6 sehr exakt zueinander auszurichten, um
eine parallele Ausrichtung der Werkzeugachse des Honwerkzeugs 6 zur
Bohrungsachse der zu bearbeitenden Lagerbohrungen 2 sicherzustellen.In the 2a and 2 B has the honing tool 6 to a positioning parallel to the bore axis a plurality over a circumference of the honing tool 6 distributed radially activatable support strips 7 on. Alternatively, that is in the 3a and 3b illustrated honing tool 6 in outside of the bearing bores to be machined 2 arranged honing tool bearings 8th mounted and held parallel to the bore axis, which easily a precise positioning of the honing tool 6 regardless of a machining state of the bearing bores 2 is possible. However, here before machining the bearing bores 2 and the honing tool 6 align with each other very closely to a parallel alignment of the tool axis of the honing tool 6 to the bore axis of the bearing bores to be machined 2 sure.
Im
Gegensatz dazu ist das Honwerkzeug 6 durch die Stützleisten 7 beispielsweise
mittels einer nicht näher dargestellten kardanischen Werkzeugaufnahme
an einer nicht dargestellten Honmaschine befestigbar, mittels welcher
das Honwerkzeug 6 axial bewegt und rotiert wird. Die kardanische
Werkzeugaufnahme ist ermöglicht, da eine Koaxialität
zwischen den Lagerbohrungen 2 und der Werkzeugachse des
Honwerkzeugs 6 durch eine Führung in den Lagerbohrungen 2 mittels
der Stützleisten 7 realisiert ist.In contrast, the honing tool 6 through the support strips 7 For example, by means of a gimbal not shown in detail on a honing machine, not shown fastened by means of which the honing tool 6 moved axially and rotated. The gimbal tool holder is made possible because of a coaxiality between the bearing bores 2 and the tool axis of the honing tool 6 through a guide in the bearing bores 2 by means of the support strips 7 is realized.
Das
Honwerkzeug 6 weist des Weiteren eine Mehrzahl über
den Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilter radial ansteuerbarer
Honleisten 9 auf. Diese Honleisten 9 sind Schneidkörper,
mittels welcher durch ein Anpressen an die Innenflächen 4 der
Lagerbohrungen 2 und ein Bewegen über die Innenflächen 4,
verursacht durch die axiale Bewegung und Rotationsbewegung des Honwerkzeugs 6,
ein Materialabtrag der Innenflächen 4 ermöglicht
ist.The honing tool 6 further includes a plurality about the circumference of the honing tool 6 distributed radially controllable honing stones 9 on. These honking stones 9 are cutting body, by means of which by pressing against the inner surfaces 4 the La gerbohrungen 2 and moving over the inner surfaces 4 caused by the axial movement and rotational movement of the honing tool 6 , a material removal of the inner surfaces 4 is possible.
In
den 2b und 3b weist
das Honwerkzeug 6 eine Mehrzahl von Gruppen dieser über den
Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilten radial ansteuerbaren
Honleisten 9 auf, wobei die Gruppen jeweils axial versetzt
zueinander am Honwerkzeug 6 angeordnet sind. Ein Abstand
zwischen den Gruppen von Honleisten 9 entspricht vorzugsweise
einem Abstand der axial hintereinander angeordneten und zu bearbeitenden
Lagerbohrungen 2, beispielsweise wie hier dargestellt,
in einem Motorblock des Motors 1. Dadurch ist eine gleichzeitige
Bearbeitung mehrerer Lagerbohrungen 2 ermöglicht.
Des Weiteren können beispielsweise auch mehrere einzelne,
noch nicht verbaute Lagerbohrungen 2 beispielsweise in Form
von Lagerschalen in einem vorgegebenen Abstand axial hintereinander
angeordnet und auf diese Weise bearbeitet werden. Dadurch ist eine
sehr schnelle und effektive Fertigung beispielsweise für eine
Großserienproduktion ermöglicht. Durch eine individuelle
Ansteuerung der Gruppen von Honleisten 9 sind die axial
angeordneten Lagerbohrungen 2 auch jeweils unterschiedlich
ausformbar.In the 2 B and 3b has the honing tool 6 a plurality of groups of these over the circumference of the honing tool 6 distributed radially controllable honing stones 9 on, wherein the groups each axially offset from each other on the honing tool 6 are arranged. A distance between the groups of honing stones 9 preferably corresponds to a distance of axially successively arranged and to be machined bearing bores 2 For example, as shown here, in an engine block of the engine 1 , This is a simultaneous processing of several bearing bores 2 allows. Furthermore, for example, several individual, not yet installed bearing bores 2 for example, in the form of bearing shells axially arranged one behind the other at a predetermined distance and processed in this way. This allows a very fast and effective production, for example, for a large-scale production. By an individual control of the groups of honing stones 9 are the axially arranged bearing bores 2 also each differently shaped.
Wie
in 4 dargestellt, weisen in einer Ausführungsform
des Honwerkzeugs 6 alle über den Umfang des Honwerkzeugs 6 verteilten
radial ansteuerbaren Honleisten 9 eine gleiche maximale
radiale Aussteuerbarkeit auf, so dass im Verfahren alle Honleisten 9 gleichmäßig
zum asymmetrischen Ausformen der Lagerbohrung 2 genutzt
werden können. Eine radiale Aussteuerung sR1
der Honleisten 9 in Bezug auf einen Bohrungsumfang u und
eine Bohrungshöhe h ist in einem zugeordneten Diagramm
D1 dargestellt. Alle Honleisten 9 werden jeweils in Abhängigkeit
von einer Winkellage und/oder einer axialen Ausrichtung des Honwerkzeugs 6 radial
ausgesteuert, um die vorgegebene asymmetrische Ausgangsform 5 der
Lagerbohrung 2 herzustellen. Auf diese Weise ist eine sehr
schnelle und effiziente Bearbeitung der Lagerbohrung 2 ermöglicht.As in 4 shown in an embodiment of the honing tool 6 all over the circumference of the honing tool 6 distributed radially controllable honing stones 9 an equal maximum radial Aussteuerbarkeit, so that in the process all honing stones 9 evenly for asymmetric shaping of the bearing bore 2 can be used. A radial modulation s R 1 of the honing stones 9 with respect to a bore circumference u and a bore height h is shown in an associated diagram D1. All honing stones 9 are each dependent on an angular position and / or an axial orientation of the honing tool 6 radially controlled to the predetermined asymmetric output shape 5 the bearing bore 2 manufacture. In this way, a very fast and efficient machining of the bearing bore 2 allows.
Allerdings
ist bei dieser Ausführungsform, um eine sehr starke radiale
Aussteuerung sR1 jeder einzelnen Honleiste 9 zu
ermöglichen, eine nicht näher dargestellte Zustellaktorik
für jede Honleiste 9 erforderlich, welche einen
relativ großen Bauraum erfordert. Des Weiteren ist eine
relativ komplizierte rechnergestützte Steuerung der Honleisten 9 erforderlich,
verbunden mit einem großen Rechenaufwand eines Steuergerätes
der Honmaschine.However, in this embodiment, a very strong radial modulation s R 1 of each individual honing stone 9 to allow a not shown Zustellaktorik for each honing stone 9 required, which requires a relatively large amount of space. Furthermore, a relatively complicated computer-aided control of the honing stones 9 required, combined with a large computational cost of a control unit of the honing machine.
Daher
ist, insbesondere bei relativ einfach auszuformenden Lagerbohrungen 2,
welche nach der honenden Bearbeitung beispielsweise eine so genannte
Zitronenform mit lediglich einer starken, lokal begrenzten asymmetrischen
Ausformung A aufweisen sollen, eine zweite, in 5 dargestellte
Ausführungsform des Honwerkzeugs 6 vorteilhaft.
In dieser Ausführungsform weisen die Honleisten 9 eine unterschiedliche
maximale radiale Aussteuerbarkeit auf.Therefore, especially with relatively easy auszuformenden bearing bores 2 which, after honing, for example, should have a so-called lemon shape with only one strong, locally limited asymmetric shape A, a second, in 5 illustrated embodiment of the honing tool 6 advantageous. In this embodiment, the honing stones 9 a different maximum radial Aussteuerbarkeit.
Im
Diagramm D2 ist die radiale Aussteuerung sR2
einer stärker radial aussteuerbaren Honleiste 9.1 in
Bezug auf den Bohrungsumfang u und die Bohrungshöhe h dargestellt.
Eine oder mehrere der in den 2a, 2b, 3a und 3b dargestellten
Honleisten 9 können als eine derartige stärker
radial aussteuerbare Honleiste 9.1 ausgebildet sein. Im
Verfahren wird diese stärker radial aussteuerbare Honleiste 9.1 stärker
radial ausgesteuert, um die asymmetrische Ausgangsform 5 der
Lagerbohrung 2 zu erzeugen.In diagram D2, the radial modulation s R 2 is a more radially controllable honing stone 9.1 with respect to the bore circumference u and the bore height h. One or more of the in the 2a . 2 B . 3a and 3b shown honing stones 9 can as such a more radially aussteuerbare honing stone 9.1 be educated. In the process, this more radially aussteuerbare honing stone 9.1 more radially controlled to the asymmetric output shape 5 the bearing bore 2 to create.
Die
anderen Honleisten 9, deren radiale Aussteuerung sR3 in Bezug auf den Bohrungsumfang u und
die Bohrungshöhe h in diesem zugeordneten Diagramm D3 dargestellt
ist, werden geringer und insbesondere gleichbleibend radial ausgesteuert,
um andere Bereiche der Lagerbohrung 2, welche beispielsweise
im Wesentlichen kreiszylinderförmig auszuformen sind, zu
bearbeiten.The other honing stones 9 whose radial modulation s R 3 is shown with respect to the bore circumference u and the bore height h in this associated diagram D3 are reduced, and in particular constantly radially, to other areas of the bearing bore 2 which are to be formed, for example, substantially circular cylindrical, to edit.
Dies
ermöglicht eine relativ einfache rechnergestützte
Ansteuerung und daraus resultierend einen geringen Rechenaufwand
des Steuergeräts für die anderen Honleisten 9,
während lediglich zur Ansteuerung der einen stärker
radial aussteuerbaren Honleiste 9.1 ein größerer
Rechenaufwand des Steuergeräts erforderlich ist, um die
eine lokal begrenzte asymmetrische Ausformung A der Lagerbohrung 2 herzustellen.This allows a relatively simple computer-aided control and, as a result, a low computational cost of the control device for the other honing stones 9 , while only for controlling the one more radially aussteuerbaren honing stone 9.1 a larger amount of computation of the control unit is required to a locally limited asymmetric shape A of the bearing bore 2 manufacture.
Des
Weiteren ist zur radialen Aussteuerung sR3
der anderen Honleisten 9 eine Zustellaktorik erforderlich,
welche einen geringen Bauraum benötigt, während
lediglich für die eine stärker radial aussteuerbare
Honleiste 9.1 eine bauraumintensivere Zustellaktorik erforderlich
ist. Dadurch ist ein beispielsweise in einem Inneren des Honwerkzeugs 6 vorhandener Bauraum
zu einer Anordnung der Zustellaktoriken für alle Honleisten 9, 9.1 ausreichend
vorhanden. Gleichzeitig ist das Honwerkzeug 6 ausreichen
klein, d. h. insbesondere mit einem derart geringen Querschnitt
herstellbar, dass es zur Herstellung der Lagerbohrungen 2 geeignet
ist, welche ebenfalls einen relativ geringen Querschnitt aufweisen.Furthermore, for the radial modulation s R 3 of the other honing stones 9 a Zustellaktorik required which requires a small space, while only for a more radially aussteuerbare honing stone 9.1 a space-consuming Zustellaktorik is required. As a result, for example, in an interior of the honing tool 6 existing space to an arrangement of Zustellaktoriken for all honing stones 9 . 9.1 There is enough. At the same time is the honing tool 6 sufficiently small, ie in particular with such a small cross-section produced that it is for the production of bearing bores 2 is suitable, which also have a relatively small cross-section.
Dieses
Honwerkzeug 6 ermöglicht auf kostengünstige
Weise einen Einsatz größtmöglicher Schneidflächen
der Honleisten 9, 9.1 zur Bearbeitung der Lagerbohrungen 2.
Mit dieser Ausführungsform sind beispielsweise Lagerbohrungen 2 in
einem gegossenen und nach dem Gießen im Bereich der Lagerbohrungen 2 aufgetrennten
und wieder verschraubten Motorblock des Motors 1 zu bearbeiten, da
im Bereich einer Trennlinie ein stärkeres asymmetrisches
Ausformen der Lagerbohrung 2 erforderlich ist.This honing tool 6 allows cost-effective use of the largest possible cutting surfaces of the honing stones 9 . 9.1 for machining the bearing bores 2 , With this embodiment, for example, bearing bores 2 in a cast and after casting in the area of bearing bores 2 split and re-ver screwed engine block of the engine 1 to edit, because in the area of a dividing line a stronger asymmetric shaping of the bearing bore 2 is required.
Alternativ
zu der rechnergestützten Ansteuerung der Honleisten 9, 9.1 anhand
vorgegebener unrunder Maßabweichungen ist sowohl bei der
in 4 als auch bei der in 5 dargestellten
Ausführungsform beispielsweise auch eine simultane Abtastung eines
nicht dargestellten Referenzmodells der herzustellenden Lagerbohrung 2 und Übertragung
der Ausformung des Referenzmodells auf die zu bearbeitende Lagerbohrung 2 möglich,
d. h. eine so genannte Kopierbearbeitung. Dies ermöglicht
einen wesentlich geringeren Rechenaufwand, insbesondere bei sehr
komplizierten auszuformenden asymmetrischen Ausgangsformen 5 der
Lagerbohrung 2.Alternatively to the computer-aided control of the honing stones 9 . 9.1 on the basis of given non - circular dimensional deviations, both in 4 as well as at the 5 illustrated embodiment, for example, a simultaneous scanning of a reference model, not shown, of the bearing bore to be produced 2 and transferring the shape of the reference model to the bearing bore to be machined 2 possible, ie a so-called copy processing. This allows a much lower computational effort, especially for very complicated auszuformenden asymmetric output forms 5 the bearing bore 2 ,
Die
Zustellaktorik zum radialen Aussteuern der Honleisten 9, 9.1 und/oder
der Stützleisten 7 kann beispielsweise mechanisch,
elektromechanisch, hydraulisch, pneumatisch, piezoelektrisch oder
durch eine Kombination mehrerer dieser Möglichkeiten erfolgen.
So ist beispielsweise ein nicht näher dargestelltes Konusgelenk
im Honwerkzeug 6 angeordnet, welches axial auf eine Honleiste 9, 9.1 presst,
um diese radial auszusteuern. Das Konusgelenk ist beispielsweise
mittels eines Servoaktors oder mittels eines Piezoaktors betätigbar.
Für eine unterschiedliche Ansteuerung mehrerer Honleisten 9, 9.1 ist
für jede Honleiste 9, 9.1 ein eigenes
und separat betätigbares Konusgelenk erforderlich.The Zustellaktorik for radial modulation of the honing stones 9 . 9.1 and / or the support strips 7 For example, it can be done mechanically, electromechanically, hydraulically, pneumatically, piezoelectrically or by a combination of several of these possibilities. For example, a not-shown cone joint in the honing tool 6 arranged, which axially on a honing stone 9 . 9.1 presses to radially auszuschteuern. The conical joint can be actuated, for example, by means of a servo actuator or by means of a piezoactuator. For a different control of several honing stones 9 . 9.1 is for every honing stone 9 . 9.1 a separate and separately operable conical joint required.
Des
Weiteren sind, insbesondere, wenn lediglich ein geringes radiales
Aussteuern der Honleisten 9, 9.1 erforderlich
ist, beispielsweise auch Piezoaktoren direkt hinter der jeweiligen
Honleiste 9, 9.1 im Honwerkzeug 6 anordbar
oder über ein Biegegelenk mit der jeweiligen Honleiste 9, 9.1 koppelbar,
so dass eine axiale Bewegung der Piezoaktoren in eine radiale Bewegung
der Honleisten 9, 9.1 umsetzbar ist. Des Weiteren
können die Piezoaktoren beispielsweise auch auf ein hydraulisches
Leitungssystem einwirken, welches mit Hydraulikzylindern zum Aussteuern der
Honleisten 9, 9.1 verbunden ist. Dadurch sind
die Piezoaktoren beispielsweise außerhalb des Honwerkzeugs 6 anordbar
und es ist durch eine hydraulische Übersetzung eine Vervielfachung
eines Aussteuerwegs der Piezoaktoren ermöglicht, so dass
mit einer relativ geringen Aussteuerung der Piezoaktoren ein großes
Aussteuern der Honleisten 9, 9.1 ermöglicht
ist.Furthermore, in particular, if only a slight radial modulation of the honing stones 9 . 9.1 is required, for example, piezo actuators directly behind the respective honing stone 9 . 9.1 in the honing tool 6 can be arranged or via a bending joint with the respective honing stone 9 . 9.1 coupled, so that an axial movement of the piezoelectric actuators in a radial movement of the honing stones 9 . 9.1 is feasible. Furthermore, the piezo actuators can also act, for example, on a hydraulic line system, which with hydraulic cylinders for controlling the honing stones 9 . 9.1 connected is. As a result, the piezoelectric actuators are outside the honing tool, for example 6 can be arranged and it is possible by a hydraulic ratio multiplication of a Aussteuerwegs the piezoelectric actuators, so that with a relatively low modulation of the piezo actuators a large modulation of the honing stones 9 . 9.1 is possible.
Mittels
des Verfahrens und unter Einsatz der Ausführungsformen
des Honwerkzeugs 6 sind beliebig ausgeformte segmentierte
Unrundformen der Lagerbohrung 2 herstellbar, wobei eine
Ausformung der Lagerbohrung 2 insbesondere auch reproduzierbar ist,
so dass gleiche Lagerbohrungen 2 in Serienfertigung hergestellt
werden können. Dabei können die Lagerbohrungen 2 einzeln
oder eine Mehrzahl in einem Paket hergestellt werden, beispielsweise
in einem montierten Zustand in einem Kurbelgehäuse oder
auch in einem losen Zustand mit nachträglicher Verschraubung
im Kurbelgehäuse. Durch eine Serienfertigung von einer
Mehrzahl von Lagerbohrungen 2 in einer Aufspannung ist
eine besonders wirtschaftliche Fertigung ermöglicht.By means of the method and using the embodiments of the honing tool 6 are any shaped segmented non-circular shapes of the bearing bore 2 producible, wherein a shape of the bearing bore 2 especially reproducible, so that the same bearing bores 2 can be mass produced. The bearing holes can 2 individually or a plurality are produced in a package, for example in a mounted state in a crankcase or in a loose state with subsequent screwing in the crankcase. By mass production of a plurality of bearing bores 2 in one setting a particularly economical production is possible.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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A1 [0002] - EP 1321229 A1 [0002]
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