DE102009054946A1

DE102009054946A1 - Verfahren zur Herstellung von gehonten Segmentbohrungen in Werkstücken und Werkstück mit gehonter Segmentbohrung

Info

Publication number: DE102009054946A1
Application number: DE102009054946A
Authority: DE
Inventors: Ralf 66482 Burkholder; Karl 66424 Forsch; Andreas 66894 Strasser; Marco 66557 Schneiders; Guido 66453 Stopp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2011-06-22
Also published as: US20120321845A1; EP2512736A1; CN102695586A; WO2011072926A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer gehonten Segmentbohrung (5–8) in Werkstücken (1–4), die jeweils eine Segmentbohrung (5–8) aufweisen, werden die Werkstücke (1–4) so zueinander angeordnet, dass die Segmentbohrungen (5–8) der Werkstücke (1–4) an einer gemeinsamen Längsachse (9) ausgerichtet sind und in einer Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse (9) ein geschlossener Kreis (12) gebildet wird. Dann werden die Segmentbohrungen (5–8) der zueinander angeordneten Werkstücke (1–4) gemeinsam gehont. Somit kann ein aufwändiger Schleifprozess durch einen Honprozess ersetzt werden. Hierbei können mehrere Werkstücke (1–4) gleichzeitig bearbeitet werden, wodurch die Taktzeit reduziert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Werkstücke, bei denen Segmentbohrungen vorgesehen sind, die beispielsweise die Funktion eines Lagers haben.
Bei der Ausgestaltung von segmentierten Bohrungen, insbesondere Halbschalen, die beispielsweise als Lager dienen, können die qualitativen Merkmale, Form- und Lagertoleranzen, Durchmessertoleranzen und Oberflächenqualitäten mittels Schleifen hergestellt werden. Das Schleifen von Segmentbohrungen ist allerdings sehr kosten- und zeitintensiv. Dadurch ergeben sich hohe Herstellungskosten.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Werkstück mit den Merkmalen des Anspruchs 7 haben demgegenüber den Vorteil, dass eine kostengünstige Herstellung einer Segmentbohrung mit vorteilhaften Eigenschaften ermöglicht ist. Speziell besteht der Vorteil, dass segmentierte Bohrungen in allen Winkelvarianten hergestellt werden können.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und des im Anspruch 7 angegebenen Werkstücks möglich.
Die qualitativen Merkmale, Form- und Lagertoleranzen, Durchmessertoleranzen und Oberflächenqualitäten einer segmentierten Bohrung können beispielsweise dadurch bestimmt sein, dass die Form- und Lagertoleranzen kleiner als 2 μm sind, dass die Durchmessertoleranzen kleiner als 20 μm sind und dass Oberflächenqualitäten mit einer Rauhigkeit (Rz-Wert) von kleiner als 2 μm erzielt sind. Im Unterschied zu einem Schleifverfahren können durch das Honen solche Qualitätsmerkmale kostengünstig realisiert werden. Die tribologischen Eigenschaften einer mittels Honen erzeugten Oberfläche wirken sich hierbei positiv auf die Gleit- und Schmiereigenschaften aus.
Vorteilhaft ist es, dass die Werkstücke so zueinander angeordnet werden, dass die Segmentbohrungen der Werkstücke in der Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse den geschlossenen Kreis in einer mehrfachen Überlagerung bilden. Hierdurch ist eine sichere Führung des Honwerkzeuges, insbesondere eine Honahle, gewährleistet. Die mehrfache Überlagerung kann hierbei zweifach oder vorzugsweise auch mehr als zweifach sein. Hierdurch kann die Führung des Honwerkzeugs gegebenenfalls weiter verbessert werden.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Werkstücke entlang der Längsachse zumindest teilweise verteilt angeordnet werden. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass zumindest zwei benachbarte Werkstücke der entlang der Längsachse verteilt angeordneten Werkstücke so um die gemeinsame Längsachse angeordnet sind, dass die Segmentbohrungen der benachbarten Werkstücke in der Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse eine geringe Überdeckung aufweisen. Speziell können diese benachbarten Werkstucke so um die gemeinsame Längsachse angeordnet werden, dass die Segmentbohrungen der benachbarten Werkstücke in der Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse eine minimale Überdeckung aufweisen. Hierdurch werden während des Honens auf das Honwerkzeugs einwirkende Querkräfte und hierdurch bedingte Verbiegungen des Honwerkzeugs verringert. Hierdurch ist eine gleichmäßige Führung der Honahle im Bereich der Segmentbohrungen der Werkstücke entlang der gemeinsamen Längsachse und somit eine gleichmäßige Spanabhebung ermöglicht. Hierdurch können die gewünschten qualitativen Merkmale in vorteilhafter Weise erzielt werden.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Werkstücke starr angeordnet werden und dass eine Honahle, die zum Honen der Segmentbohrungen der zueinander angeordneten Werkstücke mit einem Vorschub entlang der gemeinsamen Längsachse durch die Segmentbohrungen geführt wird, kardanisch gelagert ist. Möglich ist es allerdings auch, dass die Werkstücke jeweils kardanisch gelagert werden und dass eine Honahle, die zum Honen der Segmentbohrungen der zueinander angeordneten Werkstücke relativ zu den Werkstücken entlang der gemeinsamen Längsachse durch die Segmentbohrungen geführt wird, starr gelagert ist. Dies ermöglicht vorteilhafte Ausgestaltungen bezüglich der Werkzeug- und Werkstücklagerung, wobei eine Vielzahl von Werkstücken gleichzeitig bearbeitet werden kann. Hierdurch ergeben sich deutlich reduzierte Taktzeiten. Allerdings sind auch andere Kombinationen von Werkzeug- und Werkstücklagerungen denkbar.
In vorteilhafter Weise dient das Werkstück, das die gehonte Segmentbohrung aufweist, als Lagerelement, wobei die gehonte Segmentbohrung als Lagerfläche dient. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die gehonte Segmentbohrung als teilzylinderförmige, gehonte Segmentbohrung ausgestaltet ist. Speziell kann das Werkstück als Halbschale ausgestaltet sein. Hierdurch kann das Lagerelement beispielsweise zum Aufnehmen einer Rolle an der gehonten Segmentfläche dienen. Die tribologischen Eigenschaften der mittels Honen erzeugten Lagerfläche des Werkstücks wirken sich hierbei positiv auf die Gleit- und Schmiereigenschaften aus.
Somit ist es in vorteilhafter Weise möglich, Bohrungssegmente zu honen. Hierbei werden mehrere Bauteile gleichzeitig bearbeitet, so dass sich kurze Taktzeiten ergeben. Die tribologischen Eigenschaften bezüglich der verfahrenstypischen Bearbeitungsspuren wirken sich positiv auf die Gleit- und/oder Schmiereigenschaften aus.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Anordnung von Werkstücken zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend einem Ausführungsbeispiel;
2 die in der 1 dargestellte Anordnung der Werkstücke aus der mit II bezeichneten Blickrichtung und
3 ein Werkstück, das mit einem Verfahren entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt ist.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine Anordnung von Werkstücken 1, 2, 3, 4 mit Segmentbohrungen 5, 6, 7, 8 in einer Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung von gehonten Segmentbohrungen 5 bis 8 in den Werkstücken 1 bis 4. Die Werkstücke 1 bis 4 können hierbei jeweils starr gelagert sein. Die Werkstücke 1 bis 4 werden so zueinander angeordnet, dass die einzelnen Segmentbohrungen 5 bis 8 der Werkstücke 1 bis 4 an einer gemeinsamen Längsachse 9 ausgerichtet sind. Somit ist jede der einzelnen Bohrungsachsen der Segmentbohrungen 5 bis 8 identisch mit der Längsachse 9 beziehungsweise liegen diese einzelnen Bohrungsachsen zumindest näherungsweise auf der Längsachse 9. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Werkstücke 1 bis 4 entlang der Längsachse 9 verteilt angeordnet. Dies ist in diesem Ausführungsbeispiel erforderlich, da die einzelnen Segmentbohrungen 5 bis 8 jeweils mit Segmenten von 180° oder mehr, in diesem Fall von mehr als 180°, ausgestaltet sind.
Außerdem sind die Werkstücke 1 bis 4 so um die Längsachse 9 angeordnet, dass eine Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse 9 einen geschlossenen Kreis bildet. Die Richtung der Projektion ist in der 1 mit II gekennzeichnet. Hierfür werden die Werkstücke 1 bis 4 in geeigneter Weise bezüglich der Längsachse 9 angeordnet oder bezüglich der Längsachse 9 verdreht. Durch Schichten und Verdrehen der Werkstücke 1 bis 4 zueinander entsteht somit in der Projektion ein geschlossener Kreis, wie es in der 2 veranschaulich ist. Vorzugsweise wird hierbei eine mehrfache Überlagerung gebildet, die zweifach oder auch mehr als zweifach sein kann. Hierdurch entsteht eine sichere Führung für ein Honwerkzeug 10, das eine Honahle aufweist.
Das Honwerkzeug 10 wird entlang der Längsachse 9 durch die Segmentbohrungen 5 bis 8 der Werkstücke 1 bis 4 geführt. Eine Vorschubrichtung, entsprechend der mit II bezeichneten Blickrichtung, ist hierbei an der gemeinsamen Längsachse 9 ausgerichtet. Somit wird das Honwerkzeug 10 entlang der Längsachse 9 zum Honen der Segmentbohrungen 5 bis 8 verfahren. Das Honwerkzeug 10 kann hierbei kardanisch gelagert sein.
Möglich ist es auch, dass das Honwerkzeug 10 starr gelagert ist, während die Werkstücke 1 bis 4 kardanisch gelagert sind. Auch andere Kombinationen von Werkzeug- und Werkstücklagerung sind möglich.
Somit ist eine vorteilhafte Einspannung der Werkstücke 1 bis 4 zueinander gegeben, die eine sichere Führung des Honwerkzeugs 10 ermöglicht. Hierdurch können gehonte Segmentbohrungen 5 bis 8 in den Werkstücken 1 bis 4 ausgebildet werden.
2 zeigt die Anordnung der Werkstücke 1 bis 4 aus der in 1 mit II bezeichneten Blickrichtung. Die beiden Segmentbohrungen 5, 6 der Werkstücke 1 bis 2 sind so zusammengesetzt, dass diese die gemeinsame Längsachse 9 aufweisen. Da die beiden Segmentbohrungen 5 bis 6 in diesem Ausführungsbeispiel sich jeweils über Segmente von mehr als 180° erstrecken, insbesondere erstreckt sich die Segmentbohrung 5 des Werkstücks 1 über ein Segment 11 von beispielsweise 210°, kann durch die gegenüberliegende Anordnung der Werkstücke 1 bis 4 ein geschlossener Kreis 12 durch die Segmentbohrungen 5, 6 gebildet werden. Hierbei weisen die beiden Werkstücke 1, 2, die benachbart zueinander an der Längsachse 9 angeordnet sind, eine minimale Überdeckung auf. Entsprechend sind auch die Werkstücke 3 bis 4 angeordnet. Beim Honen der Segmentbohrungen 5 bis 8 der Werkstücke 1 bis 4 ergibt sich dabei eine vorteilhafte Führung einer Honahle.
3 zeigt das Werkstück 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Das Werkstück 1 kann insbesondere als Lagerelement 1 ausgestaltet sein. Das Werkstück 1 weist die gehonte Segmentbohrung 5 auf, die als Lagerfläche 5 dienen kann. Beispielsweise kann die Lagerfläche 5 zum Lagern einer Rolle dienen. Die Segmentbohrung 5 ist hierbei durch eine teilzylinderförmige Ausnehmung 13 gebildet, so dass die Lagerfläche 5 auf einem Zylindermantel liegt.
Beim Honen der Segmentbohrung 5 des Werkstücks 1 zusammen mit den Segmentbohrungen 6, 7, 8 der Werkstücke 2, 3, 4 entstehen an der Segmentbohrung 5 und auch den anderen Segmentbohrungen 6 bis 8 typische Bearbeitungsspuren. Diese verfahrenstypischen Bearbeitungsspuren an der gehonten Segmentbohrung 5 wirken sich günstig auf die Gleit- und Schmiereigenschaften aus.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das Werkstück 1 eine gehonte Segmentbohrung 5 auf, die sich über ein Segment 11 von mehr als 180° erstreckt. Das Werkstück 1 kann auch eine Segmentbohrung 5 in Form einer Halbschalenbohrung aufweisen, wobei sich das Segment 11 dann zumindest näherungsweise um 180° erstreckt. Auch andere Ausgestaltungen sind möglich, beispielsweise kann das Segment 11 der Segmentbohrung 5 auch weniger als 180° betragen. Je nach Größe der Segmente 11 der einzelnen Werkstücke 1 bis 4 ergibt sich eine gewisse Mindestanzahl an Werkstücken, die zur Ausbildung eines geschlossenen Kreises 12 erforderlich sind. Vorzugsweise wird jedoch eine größere Anzahl an Werkstücken angeordnet, um eine mehrfache Überlagerung zur Ausgestaltung des geschlossenen Kreises 12 zu erzielen. Hierdurch ergibt sich zum einen eine vorteilhafte Führung des Honwerkzeugs 10. Zum anderen kann eine größere Anzahl an Werkstücken gleichzeitig bearbeitet werden, so dass sich eine Taktzeit reduziert.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Verfahren zur Herstellung von gehonten Segmentbohrungen (5–8) in Werkstücken (1–4), die jeweils eine Segmentbohrung (5–8) aufweisen, wobei die Werkstücke (1–4) so zueinander angeordnet werden, dass die Segmentbohrungen (5–8) der Werkstücke (1–4) an einer gemeinsamen Längsachse (9) ausgerichtet sind und in einer Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse (9) ein geschlossener Kreis (12) gebildet wird, und wobei die Segmentbohrungen (5–8) der zueinander angeordneten Werkstücke (1–4) gemeinsam gehont werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1–4) so zueinander angeordnet werden, dass die Segmentbohrungen (5–8) der Werkstücke (1–4) in der Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse (9) den geschlossenen Kreis (12) in einer mehrfachen Überlagerung bilden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1–4) entlang der Längsachse (9) zumindest teilweise verteilt angeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei benachbarte Werkstücke (1, 2) der entlang der Längsachse (9) verteilt angeordneten Werkstücke (1–4) so um die gemeinsame Längsachse (9) angeordnet werden, dass die Segmentbohrungen (5, 6) der benachbarten Werkstücke (1, 2) in der Projektion entlang der gemeinsamen Längsachse (9) eine geringe Überdeckung aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1–4) starr angeordnet werden und dass eine Honahle (10), die zum Honen der Segmentbohrungen (5–8) der zueinander angeordneten Werkstücke (1–4) mit einem Vorschub entlang der gemeinsamen Längsachse (9) durch die Segmentbohrungen (5–8) geführt wird, kardanisch gelagert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (1–4) jeweils kardanisch gelagert werden und dass eine Honahle (10), die zum Honen der Segmentbohrungen (5–8) der zueinander angeordneten Werkstücke (1–4) relativ zu den Werkstücken (1–4) entlang der gemeinsamen Längsachse (9) durch die Segmentbohrungen (5–8) geführt wird, starr gelagert ist.
Werkstück (1) mit einer Segmentbohrung (5), wobei die Segmentbohrung (5) als gehonte Segmentbohrung (5) ausgebildet ist.
Werkstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) ein Lagerelement (1) ist und dass die gehonte Segmentbohrung (5) als Lagerfläche (5) dient.
Werkstück nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gehonte Segmentbohrung (5) als teilzylinderförmige, gehonte Segmentbohrung (5) ausgestaltet ist.
Werkstück nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die gehonte Segmentbohrung (5) zum Aufnehmen einer Rolle dient.