DE102010010901B4 - Method and apparatus for fine machining a crankshaft bearing bore - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Feinbearbeiten einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, bei dem ausgehend von einer vorbereiteten Bohrung eine fertig bearbeitete Bohrung mit einem vorgebbaren Sollmaß, einer vorgebbaren Sollstruktur der Bohrungsinnenfläche und einer vorgebbaren Sollposition der Bohrungsachse erzeugt wird, gekennzeichnet durch mindestens eine Leistungshonoperation, bei der unter Verwendung eines Honwerkzeuges durch Honen der Bohrung bezogen auf den Durchmesser der Bohrung ein Abtrag von mindestens 0.5 mm erzeugt wird, wobei die Leistungshonoperation als achslagenkorrigierende Honoperation derart durchgeführt wird, dass durch die Leistungshonoperation eine Verlagerung der Bohrungsachse in Richtung der Sollposition erfolgt, wobei ein spindelferner Endabschnitt des Honwerkzeugs an einer der Eintrittseite der Bohrung gegenüber liegenden Austrittsseite in einem Gegenhalter drehbar gelagert wird, der bei einer axialen Hubbewegung des Honwerkzeugs mit dem Honwerkzeug mitbewegt wird.Method for fine machining a bore in a workpiece, in particular for fine machining a crankshaft bearing bore in a cylinder crankcase of an internal combustion engine, in which, starting from a prepared bore, a finished bore having a predefinable nominal dimension, a predefinable target structure of the bore inner surface and a predefinable target position of the bore axis is generated, characterized by at least one performance honing operation, wherein an honing of at least 0.5 mm is produced by honing the bore relative to the diameter of the bore, wherein the power honing operation is performed as an aligning honing operation such that the power honing operation translates the bore axis into Direction of the target position takes place, wherein a spindle distal end portion of the honing tool on one of the inlet side of the bore opposite outlet side in a counter-holder dre is stored, which is moved with an axial stroke movement of the honing tool with the honing tool.

Description

HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIKBACKGROUND AND PRIOR ART

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Feinbearbeiten einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.The invention relates to a method for fine machining a bore in a workpiece, in particular for fine machining a crankshaft bearing bore in a cylinder crankcase of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device suitable for carrying out the method.

Das Zylinderkurbelgehäuse (ZKG), welches oft auch schlicht als „Kurbelgehäuse” oder „Motorblock” zu bezeichnet wird, ist integraler Bestandteil von Verbrennungsmotoren bzw. Brennkraftmaschinen, wie sie beispielsweise in Personen- oder Lastkraftwagen, Flugzeugen, Schiffen oder stationären Anlagen Einsatz finden. Die am weitesten verbreitete Bauform sind Mehrzylindermotoren, deren Kolben über Pleuel mit der rotierenden Kurbelwelle verbunden sind, die die vom Motor erzeugte Kraft an Räder, Schiffsschrauben, Propeller, Generatoren oder dergleichen weiterleitet.The cylinder crankcase (ZKG), which is often referred to simply as "crankcase" or "engine block" to, is an integral part of internal combustion engines or internal combustion engines, such as those used in passenger cars or trucks, aircraft, ships or stationary equipment. The most common design are multi-cylinder engines whose pistons are connected via connecting rods with the rotating crankshaft, which forwards the power generated by the engine to wheels, propellers, propellers, generators or the like.

Die Kurbelwelle liegt in Reihen- oder V-Motoren unterhalb, in einem Boxermotor zwischen den Zylindern und stützt sich am Zylinderkurbelgehäuse in den Lagerstellen der Kurbelwellenlagerbohrung ab. Die Lagerstellen sind in der Regel als Gleitlager, gegebenenfalls auch als Wälzlager ausgeführt. Um einen hohen Rundlauf der Kurbelwelle zu gewährleisten und damit unerwünschte Verschleißerscheinungen und Schwingungen im Betrieb zu minimieren, muss die Kurbelwelle hohen Formtoleranzanforderungen entsprechen. Auch die Lagerstellen sind hinsichtlich ihrer Größe und Lage im Zylinderkurbelgehäuse eng toleriert.The crankshaft is located in series or V engines below, in a boxer engine between the cylinders and is supported on the cylinder crankcase in the bearings of the crankshaft bearing bore. The bearings are usually designed as a plain bearing, possibly also as a rolling bearing. In order to ensure a high concentricity of the crankshaft and thus to minimize undesirable signs of wear and vibrations during operation, the crankshaft must comply with high form tolerance requirements. The bearings are also closely tolerated in terms of their size and location in the cylinder crankcase.

Die relativ engen Toleranzen der maßgebenden Teile eines Verbrennungsmotors und eines Zylinderkurbelgehäuses ergeben sich aus den komplexen Funktionen dieser Teile. Die Form, das Maß und die Oberflächentopografie der Zylinderbohrung bestimmen dabei maßgeblich den Verschleiß, die Reibung, den Ölverbrauch und die Emissionswerte des Verbrennungsmotors sowie, als Folge der Reibung, auch die Leistung und den Wirkungsgrad. Das komprimierte Brennraumvolumen bestimmt vor allem die Verdichtung des Motors. Diese hat Auswirkungen auf die Leistung und durch den Verbrennungsverlauf auch Einfluss auf die Emissionswerte sowie auf Motorgeräusche.The relatively narrow tolerances of the relevant parts of an internal combustion engine and a cylinder crankcase arise from the complex functions of these parts. The shape, the dimension and the surface topography of the cylinder bore are decisive factors for the wear, the friction, the oil consumption and the emission values of the internal combustion engine as well as the performance and the efficiency as a result of the friction. Above all, the compressed combustion chamber volume determines the compression of the engine. This has an impact on performance and combustion also influences emissions and engine noise.

Die exakte Position der Kurbelwelle relativ zu den Kolben bzw. zu den Zylinderbohrungen ist unter anderem wichtig zur Verschleißminderung an den hoch belasteten Motorteilen. Das sind insbesondere Kolben/Kolbenbolzen, Pleuel sowie Lager des Pleuels auf der Kurbelwelle als auch die Lagerung der Kurbelwelle im Zylinderkurbelgehäuse. Bei der Position der Bohrungsachse spielt nicht nur die absolute Position im Raum, sondern auch ihre Winkellage bzw. Orientierung eine Rolle. Beispielsweise laufen bei Schaltgetrieben mit Kupplung die Kurbelwelle und die Eingangswelle des Getriebes gemeinsam. Daher ist hier eine Koaxialität der beiden Wellen entscheidend für eine hohe Lebensdauer.The exact position of the crankshaft relative to the piston or to the cylinder bores is inter alia important for reducing wear on the highly loaded engine parts. These are in particular piston / piston pin, connecting rod and bearing of the connecting rod on the crankshaft and the bearing of the crankshaft in the cylinder crankcase. Not only the absolute position in the room, but also its angular position or orientation play a role in the position of the bore axis. For example, run in manual transmissions with clutch, the crankshaft and the input shaft of the transmission together. Therefore, a coaxiality of the two waves is crucial for a long service life.

Bei der Kurbelwellenlagerung ist auch die Koaxialität der Lagerstellen zueinander wichtig. Die Lagerstellen sollten möglichst gut in einer Flucht liegen, damit die Kurbelwelle rund laufen kann und an allen Lagerstellen im Wesentlichen gleichmäßig aufliegt.When the crankshaft bearing and the coaxiality of the bearings is important to each other. The bearings should be as well as possible in alignment so that the crankshaft can run around and rests substantially uniformly at all bearing points.

Der Werkstückbereich um eine Kurbelwellenlagerbohrung setzt sich im Allgemeinen aus zwei Einzelteilen zusammen. Dies sind im häufigsten Fall die Lagerstege des Zylinderkurbelgehäuses einerseits und die darauf aufgeschraubten Lagerdeckel andererseits. Alternativ kann die Kurbelwellenlagerbohrung auch an der Schnittstelle zweier Zylinderkurbelgehäuse-Hälften liegen, wie z. B. beim Boxermotor. Die Einzelteile werden in der Regel im unmontierten Zustand vorbearbeitet, indem an den Lagerstegen des Zylinderkurbelgehäuses und an den Lagerdeckeln jeweils halbrunde Oberflächenabschnitte angefertigt werden. In einem nachfolgenden Prozessschritt werden die Einzelteile zusammengeschraubt, so dass sich aus den halbrunden Oberflächenabschnitten im Bereich einer Lagerstelle jeweils ein im Wesentlichen zylindrischer Bohrungsabschnitt ergibt. Mehrere in Reihe mit Abstand hintereinander liegende Bohrungsabschnitte ergeben dann die gesamte Kurbelwellenlagerbohrung.The workpiece area around a crankshaft bearing bore is generally composed of two individual parts. These are in the most common case, the bearing webs of the cylinder crankcase on the one hand and the bearing cap screwed thereon on the other. Alternatively, the crankshaft bearing bore also lie at the interface of two cylinder crankcase halves, such as. B. in the boxer engine. The items are usually pre-machined in the unmounted state by semi-circular surface sections are made on the bearing webs of the cylinder crankcase and on the bearing caps. In a subsequent process step, the individual parts are screwed together so that in each case a substantially cylindrical bore section results from the semicircular surface sections in the region of a bearing point. Several in series with distance one behind the other hole sections then yield the entire crankshaft bearing bore.

Die auf diese Weise vorbereitete Bohrung wird dann einer Feinbearbeitung unterzogen. Um die Toleranzen in der Fertigung von Zylinderkurbelgehäusen erzielen zu können, wird heutzutage eine Kombination aus einer oder mehreren Bohroperationen und nachfolgenden Honoperationen verwendet. Die Vielzahl der Operationen ist vorgesehen, da Ungleichmäßigkeiten, die beispielsweise vom Guss des Zylinderkurbelgehäuses herrühren, relativ große Abträge von mehreren Zehntelmillimetern oder mehr nötig machen, gleichzeitig aber auch Form- und Lagetoleranzen im unteren Mikrometerbereich liegen können und damit eine Hochpräzisionsbearbeitung erfordern.The hole prepared in this way is then subjected to a fine machining. In order to achieve the tolerances in the production of cylinder crankcases, a combination of one or more drilling operations and subsequent honing operations is used today. The variety of operations is provided because irregularities resulting, for example, from the casting of the cylinder crankcase, necessitate relatively large discharges of several tenths of a millimeter or more at the same time but can also form and position tolerances in the lower micrometer range and thus require a high-precision machining.

Die Bohrbearbeitung hat dabei zwei wesentliche Aufgaben. Eine Aufgabe der Bohrbearbeitung ist die Herstellung der Position der gesamten Kurbelwellenlagerbohrung in Bezug auf ein werkstückfestes Koordinatensystem, beispielsweise in Bezug auf eine entsprechende Bezugsfläche am Zylinderkurbelgehäuse. Mittels der Bohroperation wird also die für das Werkstück vorgegebene Sollposition der Bohrungsachse erzeugt. Die andere Aufgabe der Bohrbearbeitung besteht in der Positionierung der einzelnen Lagerstellen zueinander, was in Fachkreisen auch als „Koaxialität” der Kurbelwellenlagerbohrung bezeichnet wird. Die Abträge bezogen auf den Bohrungsdurchmesser liegen bei der Bohroperation typischerweise im Bereich mehrerer Zehntelmillimeter, ggf. auch bei einem Millimeter oder darüber.Drilling has two main tasks. An object of the drilling operation is to establish the position of the entire crankshaft bearing bore with respect to a workpiece-fixed coordinate system, for example with respect to a corresponding datum surface on the cylinder crankcase. By means of the drilling operation, the setpoint position of the bore axis predetermined for the workpiece is thus generated. The other task of drilling is to position the individual bearings to each other, which is referred to in professional circles as "coaxiality" of the crankshaft bearing bore. With regard to the bore diameter, the cuts in the drilling operation typically lie in the range of several tenths of a millimeter, possibly even at one millimeter or above.

Nach dem Bohren erfolgt eine Honbearbeitung der Kurbelwellenlagerbohrung. Durch das Honen wird vor allem die geforderte Endqualität hinsichtlich Durchmessertoleranz, Zylinderform und Oberflächenrauheit erzielt, so dass die Toleranzen hinsichtlich des vorgebbaren Sollmaßes und der vorgebbaren Sollstruktur der Bohrungsinnenfläche eingehalten werden. Die Position und Koaxialität der Kurbelwellenlagerbohrung sollen beim Honen nicht verändert werden, da diese bereits durch die vorgeschaltete Bohroperation festgelegt wurden. Daher ist für das Honen eine gelenkige bzw. nachgiebige Kopplung zwischen Honwerkzeug und Honspindel vorgesehen, damit das Honwerkzeug der hinsichtlich ihrer Position bereits vorgegebenen Bohrung folgen kann, ohne aktiv deren Position zu verändern. Die Abträge bezogen auf den Bohrungsdurchmesser liegen bei der Honoperation typischerweise im Bereich unterhalb von 100 μm.After drilling, a honing of the crankshaft bearing bore takes place. By honing, above all, the required final quality in terms of diameter tolerance, cylindrical shape and surface roughness is achieved so that the tolerances with respect to the predefinable nominal dimension and the predefinable target structure of the bore inner surface are maintained. The position and coaxiality of the crankshaft bearing bore should not be changed during honing, as they have already been determined by the upstream drilling operation. Therefore, for honing an articulated coupling between the honing tool and honing spindle is provided so that the honing tool can follow the already predetermined with respect to their position hole, without actively changing their position. The cutoffs relative to the bore diameter are typically in the range below 100 μm in the honing operation.

Die EP 0 968 069 B2 beschreibt eine Bohrmaschine, die bei der Serienfertigung von Zylinderkurbelgehäusen zum Bohren der Kurbelwellenlagerbohrungen verwendbar ist.The EP 0 968 069 B2 describes a drill that is useful in mass production of cylinder crankcases for drilling crankshaft bearing bores.

Aus der DE 196 34 415 B4 ist ein Honwerkzeug bekannt, das beispielsweise beim Honen von Kurbelwellenlagerbohrungen oder anderen in Abschnitte untergliederten Bohrungen mit fluchtend in Reihe angeordneten Bohrungsabschnitten verwendet werden kann. Das Honwerkzeug hat mindestens einen vor Beginn der Bearbeitung entsprechend dem Sollmaß einstellbaren Honbereich, der einen Schneidbereich und einen Kalibrierbereich mit jeweils mindestens einem Schneidbelag aufweist, sowie einen Führungsschneidbereich mit mindestens einem Schneidbelag, wobei der Führungsschneidbereich radial aufweitbar ist.From the DE 196 34 415 B4 For example, a honing tool is known which can be used, for example, in honing crankshaft bearing bores or other sectioned bores having aligned bore portions therein. The honing tool has at least one honing area which can be set according to the nominal dimension before the start of processing and which has a cutting area and a calibrating area, each with at least one cutting pad, and a guide cutting area with at least one cutting pad, the guide cutting area being radially expandable.

Die DE 103 48 419 B3 beschreibt ein Verfahren zum Schrupphonen der Mantelfläche einer Bohrung, und zwar einer Zylinderlauffläche in einem Motorblock. Bei dem Verfahren wird ein Honwerkzeug in die Bohrung eingeführt, wobei die Längsachse der Bohrung vor dem Schrupphonen einen Versatz zur fertig bearbeiteten Bohrung aufweist. Dieser Versatz wird während der Schrupphonoperation ausgeglichen, so dass eine achslagenkorrigierende Honoperation erfolgt. Das Honwerkzeug ist dazu an einer fliegend gelagerten Arbeitsspindel befestigt.The DE 103 48 419 B3 describes a method for roughing the lateral surface of a bore, namely a cylinder surface in an engine block. In the method, a honing tool is inserted into the bore, the longitudinal axis of the bore having a offset from the finish machined bore prior to roughing. This offset is compensated during the scrubber operation so that an axis-correcting honing operation occurs. The honing tool is attached to a cantilevered work spindle.

Der Artikel „Modular aufgebaute Honanlagen gewinnen an Bedeutung” von T. Abeln, G. Flores und U. Klink in: Maschinenmarkt, 1/2, 2009, Seiten 24 bis 27 bezieht sich in einem Abschnitt auf das oben angesprochene Positionshonen und erwähnt, dass dadurch das Feinbohren und das Vorhonen von Zylinderbohrungen zusammengefasst werden können. Erwähnt wird, dass die Anforderungen nach einem Abtrag von bis zu 0,8 mm im Durchmesser eine radikale Neukonzeption der kompletten Honeinheit erfordern. Dazu wird unter anderem das Honwerkzeug direkt an die Honspindel angeflanscht.The article "Modular Honing Machines Gain Importance" by T. Abeln, G. Flores and U. Klink in: Machine Market, 1/2, 2009, pages 24 to 27 refers in a section to the above-mentioned position honing and mentions that thereby the fine boring and the pre-honing of cylinder bores can be summarized. It is mentioned that the requirements for a removal of up to 0.8 mm in diameter require a radical redesign of the complete honing unit. Among other things, the honing tool is flanged directly to the honing spindle.

Das Gebrauchsmuster DE 79 02 603 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Halten von Werkstücken, insbesondere von Zahnrädern, für eine Honbearbeitung. Eine beispielhaft dargestellte Werkstückhalteeinrichtung nimmt zwei Werkstücke auf, die jeweils in rechteckförmigen Werkstückaufnahmeplatten aufgenommen sind, welche in Achsrichtung des Honwerkzeugs übereinander angeordnet sind und einzeln für sich allseitig querbeweglich gelagert sind. Das Honwerkzeug ist in eine Arbeitsspindel der Honmaschine starr eingespannt und an seinem dem Einspannende gegenüberliegenden Ende in einer Bohrung einer Führungsbuchse gelagert, welche wiederum in einer Bohrung einer Grundplatte der Werkstückhaltevorrichtung befestigt ist.The utility model DE 79 02 603 U1 describes a device for holding workpieces, in particular gears, for honing work. An example shown workpiece holding device receives two workpieces, which are each received in rectangular workpiece receiving plates, which are arranged one above the other in the axial direction of the honing tool and are individually mounted for lateral movement transversely. The honing tool is rigidly clamped in a work spindle of the honing machine and mounted at its end opposite the clamping end in a bore of a guide bush, which in turn is mounted in a bore of a base plate of the workpiece holding device.

AUFGABE UND LOSUNGTASK AND SOLUTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Feinbearbeitung von Bohrungen in Werkstücken sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung bereitzustellen, mit denen vor allem Kurbelwellenlagerbohrungen und andere Bohrungen relativ großer Länge unter Beibehaltung höchster Anforderungen an die Bearbeitungspräzision ausgehend von einer relativ groben Vorbereitung wirtschaftlicher als bisher feinbearbeitet werden können.It is an object of the invention to provide a method for fine machining bores in workpieces as well as a device suitable for carrying out the method, with which, in particular, crankshaft bearing bores and other bores of relatively large length while maintaining maximum Precision machining requirements can be more finely machined from a relatively crude preparation than previously.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 8 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To achieve this object, the invention provides a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 8. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.

Durch die Erfindung ergibt sich eine erhebliche Verkürzung der Prozesskette mit dem Potential für eine wesentlich wirtschaftlichere Durchführung der Feinbearbeitung. Das Fertigungsverfahren „Honen” wird hierbei nicht nur zur Einstellung von Durchmessertoleranz, Zylinderform und Oberflächenstruktur genutzt, sondern auch für die Einstellung der richtigen Position der Bohrungsachse in Bezug auf ein werkstückfestes Bezugssystem. Bei der Erzeugung der exakten Position der Bohrungsachse findet in der Regel auch eine Korrektur bzw. Verlagerung der Position der Bohrungsachse in Richtung ihrer Sollposition statt. Bei Bohrungen mit axial beabstandeten Bohrungsabschnitten wird dort, wo es erforderlich ist, gleichzeitig eine Verbesserung der Koaxialität der Bohrung erreicht. Da hierzu in der Regel in relativ kurzer Zeit relativ viel Material abgetragen wird, wird diese Honoperation als „Leistungshonoperation” bezeichnet.The invention results in a considerable shortening of the process chain with the potential for a much more economical implementation of fine machining. The honing process is used not only to set the diameter tolerance, cylinder shape and surface texture, but also to set the correct position of the bore axis relative to a workpiece-fixed reference frame. In the generation of the exact position of the bore axis, a correction or displacement of the position of the bore axis in the direction of its nominal position usually takes place. When drilling with axially spaced bore sections where it is required, at the same time an improvement of the coaxiality of the bore is achieved. As this usually relatively much material is removed in a relatively short time, this honing operation is referred to as "Leistungshonoperation".

Der Begriff „Honen” bezeichnet in dieser Anmeldung ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem vielschneidige Honwerkzeuge eine aus zwei Komponenten bestehende Arbeitsbewegung ausführen, die zu einer charakteristischen Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenfläche führt, die meist, aber nicht zwingend, überkreuzte Bearbeitungsspuren hat. Die von einer Honspindel einer Honmaschine auf das Honwerkzeug übertragene Arbeitsbewegung besteht in der Regel aus einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung und einer dieser überlagerten Drehbewegung.The term "honing" in this application refers to a machining process with geometrically indeterminate cutting, in which multi-bladed honing tools perform a two-component working movement, which leads to a characteristic surface structure of the machined inner surface, which usually, but not necessarily, has crossed machining marks. The transferred from a honing spindle of a honing machine to the honing tool working movement is usually made of an axially reciprocating stroke movement and one of these superimposed rotational movement.

Im Vergleich zu Bohrwerkzeugen, die mit geometrisch bestimmten Schneiden arbeiten, haben Honwerkzeuge eine erheblich höhere Standzeit, so dass größere Stückzahlen ohne Werkzeugwechsel bearbeitet werden können. Während bei Bohrwerkzeugen ein Verschleiß der geometrisch bestimmten Schneiden zu einer allmählichen Veränderung der Eingriffsverhältnisse und damit zu einer Verschlechterung von Oberflächengüte und Formgenauigkeit führen kann, bleibt die Schneidleistung von Honwerkzeugen aufgrund des Selbstschärfungseffektes der mit gebundenen Schneidkörnern versehenen Schneidgruppen während der gesamten Standzeit im Wesentlichen konstant, so dass auch bei großen Stückzahlen bearbeiteter Werkstücke weitgehend gleichbleibende Qualitäten der Oberflächenmikrostruktur erzielbar sind.In comparison to drilling tools that work with geometrically determined cutting edges, honing tools have a considerably longer tool life, so that larger quantities can be machined without changing tools. While in drilling tools wear of the geometrically determined cutting can lead to a gradual change of engagement conditions and thus deterioration of surface quality and dimensional accuracy, the cutting performance of honing tools due to the self-sharpening effect of the cutting grains provided with cutting groups during the entire service life is substantially constant, so that even with large quantities machined workpieces largely consistent qualities of the surface microstructure can be achieved.

Bei den Honverfahren kann man zwischen dem klassischen Honen und dem sogenannten Dornhonen unterscheiden. Beim klassischen Honen werden Honwerkzeuge mit während des Honens radial zustellbaren Schneidgruppen verwendet, um durch eine Vielzahl von Hüben allmählich das gewünschte Sollmass der Bohrung zu erreichen. Beim Dornhonen wird dagegen ein auf Sollmass (Fertigmass) voreingestelltes Dornhonwerkzeug verwendet, welches üblicherweise einen konischen Schneidbereich und einen sich daran anschließenden, ebenfalls schneidenden, zylindrischen Kalibrierbereich hat. Der gesamte Abtragsvorgang erfordert beim Dornhonen in der Regel nur einen oder wenige, z. B. maximal drei, Doppelhübe. Beide Honverfahren können im Rahmen der vorliegenden alternativ oder in Kombination Erfindung genutzt werden.In the honing process one can distinguish between the classic honing and the so-called thorn honing. In classical honing honing tools are used with radially deliverable cutting groups during honing in order to gradually achieve the desired desired size of the bore by a plurality of strokes. In contrast, during mandrel honing, a mandrel honing tool preset to the specified size (finished size) is used, which usually has a conical cutting area and an adjoining, likewise intersecting, cylindrical calibrating area. The entire removal process requires Dornhonen usually only one or a few, z. B. maximum three, double strokes. Both honing methods can be used within the scope of the present invention alternatively or in combination.

Die Leistungshonbearbeitung kann die konventionelle Kombination aus Bohroperation und Honoperation vollständig ersetzen. Dadurch kann die herkömmliche gesonderte Bohroperation und die dafür nötige gesonderte Bohrstation eingespart werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist zwischen der Herstellung der vorbereiteten Bohrung und der Leistungshonoperation keine Bohroperation zwischengeschaltet. Bei der Bearbeitung von Kurbewellenlagerbohrungen kann die Leistungshonoperation z. B. unmittelbar nach dem Zusammenbau der die Kurbelwellenlagerbohrung bildenden Einzelteile (Zylinderkurbelgehäuse und Lagerdeckeln bzw. der Teile des Zylinderkurbelgehäuses) erfolgen. Das zusammengebaute bzw. auf andere Weise vorbereitete Werkstück muss nur einmal in eine Werkstückhalterung eingespannt werden, ein zeitaufwendiges Umspannen entfällt.Performance honing can completely replace the conventional combination of drilling operation and honing operation. As a result, the conventional separate Bohroperation and the necessary separate drilling station can be saved. In preferred embodiments, no drilling operation is interposed between the preparation of the prepared bore and the power honing operation. When machining crankshaft bearing bores, the performance honing operation may, for. B. immediately after assembly of the crankshaft bearing bore forming items (cylinder crankcase and bearing caps or the parts of the cylinder crankcase) done. The assembled or prepared in another way workpiece must be clamped only once in a workpiece holder, a time-consuming re-clamping is eliminated.

Es ist jedoch auch möglich, vor der Leistungshonbearbeitung eine Bohroperation (z. B. Feinbohren bzw. Feinspindeln) durchzuführen, um die vorbereitete Bohrung für das Leistungshonen vorzubearbeiten.However, it is also possible to perform a drilling operation (eg fine boring or fine spindles) prior to power honing in order to pre-process the prepared hole for power honing.

Ein Charakteristikum der Leistungshonbearbeitung ist der im Vergleich zum konventionellen Honen starke Materialabtrag, der u. a. die richtige Positionierung der Bohrungsachse bzw. eine Verlagerung der Bohrungsachse ermöglicht. Der an einem Werkstück tatsächlich erforderliche Abtrag hängt von der Vorbereitung ab und kann von Werkstück zu Werkstück einer Serie variieren. Häufig wird zumindest an einem oder mehreren Werkstücken einer Serie ein Abtrag von mindestens 1 mm erzeugt, wobei der Abtrag insbesondere auch zwischen 1 mm und 2 mm liegen kann. Bei einzelnen, besonders gut vorbereiteten Werkstücken oder Werkstückabschnitten kann der Abtrag auch weniger als 0.5 mm oder weniger als 0.3 mm betragen. Der Abtrag liegt in der Regel deutlich über 100 μm oder 150 μm.One of the characteristics of the power honing process is the high material removal compared to conventional honing, which among other things enables the correct positioning of the bore axis or a displacement of the bore axis. The actual removal required on a workpiece depends on the preparation and can vary from workpiece to workpiece of a series. Often, at least one or several workpieces of a series produces a removal of at least 1 mm, wherein the removal may in particular also be between 1 mm and 2 mm. In the case of individual, particularly well-prepared workpieces or workpiece sections, the removal may also be less than 0.5 mm or less than 0.3 mm. The removal is usually well above 100 microns or 150 microns.

Um eine wirtschaftliche Feinbearbeitung innerhalb kurzer Taktzeiten zu ermöglichen, wird bei manchen Verfahrensvarianten während der Leistungshonbearbeitung mindestens phasenweise mittels geometrisch unbestimmte Schneiden Material mit einem Zeitspanvolumen QW = V/t abgetragen, das deutlich größer ist als beim konventionellen Honen. Hierbei ist V das durch Zerspanung abgetrennte Volumen des Werkstücks und t die dafür benötigte Bearbeitungszeit, so dass sich als Dimension [mm3/s] ergibt. Für das Volumen V gilt die Näherung V ≈ (π(D2 – d2)L)/4, wobei d der (kleinere) Durchmesser der Bohrung vor dem Abtrag, D der (größere) Durchmesser nach dem Abtrag und L die Länge der bearbeiten Bohrung bzw. des im Durchmesser vergrößerten Bohrungsabschnitts ist.In order to enable economical finishing within short cycle times, in some variants of the method during the power honing process, material is removed at least in phases by means of geometrically indeterminate cutting edges with a material removal rate Q W = V / t which is significantly greater than with conventional honing. Here, V is the volume of the workpiece cut by machining and t is the machining time required for it, so that the dimension [mm 3 / s] results. For the volume V, the approximation V ≈ (π (D 2 - d 2 ) L) / 4 applies, where d is the (smaller) diameter of the bore before erosion, D the (larger) diameter after erosion and L the length of the bore Edit bore or the enlarged diameter bore section is.

Um eine Vergleichbarkeit von Zahlenwerten zu erreichen, wird das Zeitspanvolumen in dieser Anmeldung auf eine Bearbeitungszeit t = 20 s (entsprechend einer typischen Honzeit) und eine Länge L = 20 mm (entsprechend einer typischen Stegbreite eines einzelnen Lagerstegs einer Kurbelwellenlagerbohrung eines PKW-Motors) bezogen. Das auf diese Weise normierte Zeitspanvolumen wird in dieser Anmeldung als „spezifisches” Zeitspanvolumen bezeichnet und mit QW S abgekürzt.In order to achieve comparability of numerical values, the time-wasting volume in this application is referred to a processing time t = 20 s (corresponding to a typical honing time) and a length L = 20 mm (corresponding to a typical web width of a single bearing web of a crankshaft bearing bore of a passenger car engine) , The normalized in this way removal rate is referred to herein as a "specific" removal rate and abbreviated Q W S.

Betrachtet man nun typische Bohrungen mit Nominaldurchmessern aus dem Bereich von 40 mm bis 70 mm, so liegt das spezifische Zeitspanvolumen vorzugsweise bei mehr als 13 mm3/s (für 40 mm) bzw. mehr als 22 mm3/s (für 70 mm). Diese typischen Untergrenzen werden in der Regel deutlich überschritten. Bei einem Nominaldurchmesser 40 mm kann z. B. QW S > 30 mm3/s, gelegentlich auch QW S > 50 mm3/s oder sogar QW S > 100 mm3/s gelten. Bei einem Nominaldurchmesser 70 mm kann z. B. QW S > 50 mm3/s, gelegentlich auch QW S > 100 mm3/s oder sogar QW S > 150 mm3/s gelten.If one now considers typical bores with nominal diameters in the range of 40 mm to 70 mm, then the specific chip removal volume is preferably more than 13 mm 3 / s (for 40 mm) or more than 22 mm 3 / s (for 70 mm). , These typical lower limits are usually clearly exceeded. For a nominal diameter of 40 mm, z. Q W S > 30 mm 3 / s, occasionally Q W S > 50 mm 3 / s or even Q W S > 100 mm 3 / s. For a nominal diameter of 70 mm, z. Q W S > 50 mm 3 / s, occasionally Q W S > 100 mm 3 / s or even Q W S > 150 mm 3 / s.

Hohe Zeitspanvolumina können u. a. durch unkonventionell hohe Schnittgeschwindigkeiten gefördert werden, welche wiederum von der Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) und/oder der Hubgeschwindigkeit des Honwerkzeuges abhängen.High chip removal rates may occur. a. be promoted by unconventionally high cutting speeds, which in turn depend on the rotational speed (speed) and / or the lifting speed of the honing tool.

Bei manchen Verfahrensvarianten wird das Honwerkzeug während der Leistungshonbearbeitung mindestens phasenweise mit einer Drehzahl von mehr als 400 U/min gedreht wird, wobei die Drehzahl vorzugsweise mindestens phasenweise mehr als 1000 U/min, insbesondere mehr als 1500 U/min beträgt. Häufig liegt die Drehzahl im Bereich von 1500 U/min bis 2500 U/min.In some process variants, the honing tool is rotated during the power honing at least in phases at a speed of more than 400 U / min, wherein the speed is preferably at least in phases more than 1000 U / min, in particular more than 1500 U / min. Often the speed is in the range of 1500 rpm to 2500 rpm.

Alternativ oder zusätzlich kann das Honwerkzeug beim klassischen Honen (mit aufweitbarem Honwerkzeug) während der Leistungshonbearbeitung mindestens phasenweise mit einer maximalen Hubgeschwindigkeit von mehr als 20 m/min bewegt werden, wobei die maximale Hubgeschwindigkeit vorzugsweise mindestens phasenweise zwischen 30 m/min und 50 m/min liegt oder sogar mehr als 50 m/min beträgt. Beim Dornhonen (mit voreingestelltem Werkzeug) können maximale Hubgeschwindigkeiten von mehr als 12 mm/min, insbesondere mehr als 20 m/min erreicht werden.Alternatively or additionally, the honing tool during classical honing (with expandable honing tool) during the power honing at least in phases with a maximum lifting speed of more than 20 m / min are moved, the maximum lifting speed preferably at least in phases between 30 m / min and 50 m / min or even more than 50 m / min. When mandrel honing (with preset tool) maximum lifting speeds of more than 12 mm / min, in particular more than 20 m / min can be achieved.

Der Spindelantrieb der Honmaschine ist dann hinsichtlich maximaler Drehzahl, maximaler Hubgeschwindigkeit und Antriebsleistung entsprechend ausgelegt.The spindle drive of the honing machine is then designed accordingly in terms of maximum speed, maximum lifting speed and drive power.

Eine spezielle Auslegung der Schneidmittel kann die Erreichung hoher Abtragsraten bzw. Zeitspanvolumina und anderer Bearbeitungskriterien begünstigen. Beispielsweise kann es günstig sein, relativ lange Schneidleisten zu verwenden. Bei manchen Ausführungsformen wird ein Honwerkzeug verwendet, das mehrere um einen Werkzeugkörper verteilte Schneidleisten aufweist, wobei eine Länge der Schneidleisten mehr als 60%, insbesondere mehr als 80% der axialen Bohrungslänge beträgt. Alternativ oder zusätzlich kann die Länge der Schneidleisten mehr als das Dreifache oder mehr als das Vierfache oder mehr als das Fünffache des wirksamen Durchmessers des Honwerkzeugs betragen. Für die Bearbeitung typischer Kurbelwellenlagerbohrungen, z. B. mit Durchmessern im Bereich von 40 mm bis 70 mm, kann die Schneidleistenlänge z. B. bei 200 mm oder darüber liegen, z. B. zwischen 300 mm und 400 mm. Bei Verwendung relativ langer Schneidleisten können bei Honwerkzeugen mit radial zustellbaren Schneidleisten große Bereiche der Bohrung gleichzeitig bearbeitet werden. Bei Verwendung konischer Schneidleisten (Dornhonen) kann in einem einzigen Arbeitshub eine große Durchmesseränderung herbeigeführt werden. Relativ lange Schneidleisten sind auch im Hinblick auf die Geradheit der erzeugten Bohrung in der Regel günstig.A special design of the cutting means may favor the achievement of high Abtragsraten or Zeitspanvolumina and other processing criteria. For example, it may be convenient to use relatively long cutting strips. In some embodiments, a honing tool is used which has a plurality of cutting bars distributed around a tool body, wherein a length of the cutting bars is more than 60%, in particular more than 80% of the axial bore length. Alternatively or additionally, the length of the cutting bars can be more than three times or more than four times or more than five times the effective diameter of the honing tool. For the processing of typical crankshaft bearing bores, z. B. with diameters in the range of 40 mm to 70 mm, the cutting bar length z. B. at 200 mm or above, z. B. between 300 mm and 400 mm. When using relatively long cutting strips can be processed simultaneously in honing tools with radially deliverable cutting edges large areas of the bore. When using conical cutting bars (Dornhonen) can be brought in a single stroke a large change in diameter. Relatively long cutting bars are also favorable with regard to the straightness of the bore produced in the rule.

Bei der Leistungshonbearbeitung werden bevorzugt relativ grobkörnige Schneidmittel verwendet, insbesondere solche mit sehr harten Schneidkörnern, z. B. mit Diamant-Schneidkörnern. Wird die Leistungshonbearbeitung einstufig durchgeführt, so werden häufig mittlere Korngrößen aus dem Bereich zwischen ca. 50 μm und ca. 150 μm (bei Diamantleisten z. B. von D54 bis D151) vorteilhaft sein, um einen guten Kompromiss zwischen hoher Abtragsleistung und gleichzeitig ausreichend feiner Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenflächen nach Abschluss der Leistungshonbearbeitung zu erhalten. Insbesondere bei einer mehrstufigen, z. B. zweistufigen, Leistungshonbearbeitung kann auch noch gröberes Schneidmittel verwendet werden. Beispielsweise können in einer ersten Stufe Schneidmittel mit mittleren Korngrößen von mehr als 150 μm verwendet werden, bei Diamantschneidkörnern z. B. bis zu D181. Die zweite Stufe kann dann mit wesentlich feinerer Körnung gefahren werden, z. B. mit D35 bis D64 bei der klassischen Variante (aufweitbares Honwerkzeug) bzw. mit D91 bis D126 beim Dornhonen. In the power honing relatively coarse-grained cutting means are preferably used, especially those with very hard cutting grains, eg. B. with diamond cutting grains. If the power honing process is carried out in one stage, average particle sizes in the range between approximately 50 μm and approximately 150 μm (with diamond strips, for example, from D54 to D151) will often be advantageous in order to achieve a good compromise between high removal rate and at the same time sufficiently fine To obtain surface structure of the machined inner surfaces after completion of the power honing. In particular, in a multi-stage, z. B. two-stage, Leistungshonbearbeitung even coarser cutting means can be used. For example, in a first stage, cutting means having mean grain sizes of more than 150 .mu.m can be used, for diamond cutting grains z. Up to D181. The second stage can then be driven with much finer grain size, z. B. with D35 to D64 in the classical variant (expandable honing tool) or with D91 to D126 Dornhonen.

Bei manchen Verfahrensvarianten wird das Werkstück in einer Werkstückposition fixiert und das Honwerkzeug wird koaxial zur Sollposition der Bohrungsachse in die Bohrung eingeführt und innerhalb der Bohrung bewegt. Bei falscher Lage der aktuellen Bohrungsachse (Ist-Bohrungsachse) in Bezug auf das werkstückfeste Bezugssystem nach der Vorbearbeitung wird das Honwerkzeug also exzentrisch in die vorbereitete Bohrung eingeführt und die Werkzeugachse bleibt während der gesamten Leistungshonoperation in ihrer Position, während sich die tatsächliche Position der Bohrungsachse im Laufe der Bearbeitung ihrer durch die Position der Werkzeugachse vorgegebenen Sollposition nähert.In some variants of the method, the workpiece is fixed in a workpiece position and the honing tool is inserted coaxially to the desired position of the bore axis in the bore and moved within the bore. Incorrect positioning of the actual bore axis (actual bore axis) with respect to the workpiece-fixed reference system after pre-machining thus causes the honing tool to be eccentrically inserted into the prepared bore and the tool axis remains in position during the entire power honing operation while the actual position of the bore axis is in the As the machining progresses, it approaches its intended position dictated by the position of the tool axis.

Damit durch die Leistungshonbearbeitung die Position der Bohrungsachse vorgegeben und ggf. durch axial und/oder in Umfangsrichtung ungleich verteilten Materialabtrag geändert werden kann, ist eine exakte Festlegung der Position der Werkzeugachse (bezüglich Lage im Raum und Winkellage bzw. Orientierung) während des Honens vorgesehen. Dies kann durch eine radiale Führung des Honwerkzeugs erreicht werden. Vorzugsweise wird das Honwerkzeug mit einer spindelseitigen Kupplungsstruktur starr an eine Honspindel oder an eine starr mit der Honspindel gekoppelte Antriebsstange angekoppelt und an mindestens einer mit axialem Abstand von der Kupplungsstruktur angeordneten Lagerstelle geführt, wobei zwischen der Kupplungsstruktur und der Lagerstelle mindestens eine Schneidgruppe des Honwerkzeugs angeordnet ist. Die auf diese Schneidgruppe wirkenden Radialkräfte können somit an beiden Seiten der Schneidgruppe aufgenommen werden, wodurch die Lage der Werkzeugachse im Bereich der Schneidgruppe auch bei starken Querkräften stabil bleibt. Gerade bei axial langen Bohrungen, z. B. mit einem Länge-Durchmesserverhältnis von deutlich mehr als 3 oder mehr als 4 oder mehr als 5 oder mehr als 6, hat sich diese Art der starren Führung der Axialbewegung bewährt.In order that the position of the bore axis can be predetermined by the power honing and optionally changed by axially and / or circumferentially unequally distributed material removal, an exact determination of the position of the tool axis (with respect to position in space and angular position or orientation) is provided during honing. This can be achieved by a radial guidance of the honing tool. Preferably, the honing tool with a spindle-side coupling structure is rigidly coupled to a honing spindle or to a rigidly coupled to the honing spindle drive rod and guided at least one axially spaced from the coupling structure bearing point, wherein between the coupling structure and the bearing at least one cutting group of the honing tool is arranged , The radial forces acting on this cutting group can thus be absorbed on both sides of the cutting group, whereby the position of the tool axis in the region of the cutting group remains stable even with strong lateral forces. Especially with axially long holes, z. B. with a length-diameter ratio of significantly more than 3 or more than 4 or more than 5 or more than 6, this type of rigid guidance of the axial movement has been proven.

Gemäß der beanspruchten Erfindung wird ein spindelferner Endabschnitt des Honwerkzeugs an der der Eintrittseite der Bohrung gegenüber liegenden Austrittsseite in einem Gegenhalter drehbar gelagert. Diese Variante ist bei allen Werkstücken mit durchgehender Bohrung möglich. Der Gegenhalter wird bei einer axialen Hubbewegung des Honwerkzeugs mit dem Honwerkzeug mitbewegt, und zwar entweder passiv (ohne eigenen Verschiebungsantrieb) oder aktiv (mittels Verschiebungsantrieb). Bei einem mitbewegten Gegenhalter bleibt die Einspannlänge der Honwerkzeuges zwischen der spindelseitigen Kupplungsstruktur und dem Gegenhalter während der Hubbewegung konstant, was sich positiv auf die Bearbeitungsqualität auswirken kann.According to the claimed invention, a spindle distal end portion of the honing tool is rotatably mounted on the exit side of the bore opposite discharge side in a counter-holder. This variant is possible with all workpieces with a continuous bore. The counter-holder is moved with the honing tool during an axial stroke movement of the honing tool, either passively (without its own displacement drive) or actively (by means of displacement drive). In a co-moving counter-holder, the clamping length of the honing tool between the spindle-side coupling structure and the anvil remains constant during the lifting movement, which can have a positive effect on the quality of machining.

Bei nicht zur beanspruchten Erfindung gehörenden Varianten ist es auch möglich, dass der Gegenhalter an einer maschinenfesten Position fixiert ist, so dass sich das Honwerkzeug während der Hubbewegungen relativ zum Gegenhalter bewegt. Solche Ausführungsformen sind konstruktiv besonders einfach, da auf Linearführungen und ggf. einen Antrieb für den Gegenhalter verzichtet werden kann.When not belonging to the claimed invention variants, it is also possible that the counter-holder is fixed to a machine-fixed position, so that the honing tool moves during the lifting movements relative to the counter-holder. Such embodiments are structurally particularly simple, as can be dispensed with linear guides and possibly a drive for the anvil.

Varianten mit Führungsstellen vor und hinter der Bohrung (vordere und hintere Führung) und/oder Varianten mit innerer Führung sind ebenfalls möglich.Variants with guide points in front of and behind the bore (front and rear guide) and / or variants with inner guide are also possible.

Die Kurbelwellenlagerbohrung ist ein Beispiel für eine axial relativ lange Bohrung, die mehrere Bohrungsabschnitte hat, die miteinander fluchtend und in gegenseitigem Abstand zueinander in Reihe angeordnet sind. Bei derartigen Werkstücken ist es möglich, dass mindestens eine Werkzeuglagerung für das Honwerkzeug zwischen zwei benachbarten Bohrungsabschnitten liegt. Bei manchen Ausführungsformen ist eine solche „innere Führung”, d. h. eine Werkzeugführungseinrichtung im Inneren des Werkstücks zwischen zwei benachbarten Bohrungsabschnitten, und somit zwischen Bohrungseintritt und Bohrungsaustritt, vorgesehen. Der axiale Abstand zwischen den Lagerstellen für das Honwerkzeug kann auf diese Weise kurz gehalten werden, wodurch eine gegen Querkräfte besonders stabile Lagerung bzw. Führung erreicht und eine Durchbiegung des Honwerkzeugs zwischen Lagerstellen verhindert oder vermindert werden kann.The crankshaft bearing bore is an example of an axially relatively long bore having a plurality of bore portions arranged in alignment with each other and aligned in series with each other. In such workpieces, it is possible that at least one tool storage for the honing tool lies between two adjacent bore sections. In some embodiments, such an "inner guidance", i. H. a tool guide device in the interior of the workpiece between two adjacent bore portions, and thus between the bore entry and hole exit, provided. The axial distance between the bearing points for the honing tool can be kept short in this way, whereby a particularly stable against lateral forces storage or leadership achieved and a bending of the honing tool between bearings can be prevented or reduced.

Bei einer für eine innere Führung geeigneten Variante hat eine als Führungseinrichtung dienende Werkzeuglagerung ein maschinenfest fixierbares Lagerelement, an oder in welchem ein gegenüber diesem Lagerelement frei drehbares Führungselement drehbar gelagert ist, welches sich im Betrieb mit dem hindurchgeführten, sich drehenden Honwerkzeug mitdreht und dieses führt und gegen Radialkräfte abstützt. Das drehbare Führungselement kann mindestens ein Mitnehmerelement aufweisen, das zum (in Umfangsrichtung formschlüssigen) Eingriff in eine am Werkzeugkörper des Honwerkzeugs vorgesehene Ausnehmung vorgesehen ist, so dass das Führungselement als passives Element (ohne eigenen Antrieb) einfach und robust ausgeführt werden kann. Am Innenumfang des Führungselementes können axial durchgehende Aussparungen vorgesehen sein, durch die hindurch die am Honwerkzeug angebrachten Schneidelemente (z. B. Honleisten) ohne Berührungskontakt hindurchpassen. In a variant suitable for an inner guide, a tool bearing serving as a guide device has a bearing element fixed to the machine on or in which a guide element freely rotatable relative to this bearing element is rotatably mounted, which during operation rotates with and guides the rotating honing tool and guides it supported against radial forces. The rotatable guide element may have at least one driver element which is provided for engagement with a recess provided on the tool body of the honing tool so that the guide element can be made simple and robust as a passive element (without its own drive). Axially continuous recesses may be provided on the inner circumference of the guide element, through which the cutting elements (eg, honing stones) attached to the honing tool pass without contact.

Die Innere Führung kann auch in Verbindung mit einem Gruppenwerkzeug sinnvoll sein, bei dem an einem Werkzeugkörper mehrere mit axialem Abstand zueinander angeordnete Schneidgruppen zur gleichzeitigen Honbearbeitung mehrerer in axialem Abstand zueinander angeordneter Bohrungsabschnitte angeordnet sind, wobei die Anzahl der Schneidgruppen vorzugsweise der Anzahl der gleichzeitig zu bearbeitenden Bohrungsabschnitte entspricht. Ein Gruppenwerkzeug für einen Vierzylinder-Reihenmotorblock kann z. B. fünf Schneidgruppen für die fünf Lagerstellen haben. Eine innere Werkzeuglagerung kann dann zwischen zwei Schneidgruppen am Werkzeugkörper angreifen. Es können zwei oder mehr innere Werkzeuglagerungen vorgesehen sein, z. B. eine für jeden Zwischenraum zwischen Schneidgruppen.The inner guide can also be useful in conjunction with a group tool in which a plurality of axially spaced apart cutting groups for simultaneous honing of a plurality of axially spaced bore sections are arranged on a tool body, wherein the number of cutting groups preferably the number of simultaneously processed Bore sections corresponds. A group tool for a four-cylinder in-line engine block can, for. B. have five cutting groups for the five bearings. An inner tool storage can then attack between two cutting groups on the tool body. There may be provided two or more inner tool bearings, for. B. one for each gap between cutting groups.

Die Erfindung betrifft auch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Feinbearbeiten einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer durch einen Spindelantrieb antreibbaren Honspindel, an die ein Honwerkzeug angekoppelt oder ankoppelbar ist, und einer Lagereinrichtung zur axialen Führung einer Hubbewegung des Honwerkzeuges.The invention also relates to a device suitable for carrying out the method for fine machining a bore in a workpiece, in particular for fine machining a crankshaft bearing bore in a cylinder crankcase of an internal combustion engine, with at least one drivable by a spindle drive honing spindle to which a honing tool is coupled or coupled, and a Bearing device for axial guidance of a lifting movement of the honing tool.

Vorzugsweise ist das Honwerkzeug direkt oder unter Zwischenschaltung einer starren Antriebsstange starr an die Honspindel angekoppelt oder ankoppelbar und die Lagereinrichtung ist dafür eingerichtet, an einer mit axialem Abstand von einer spindelseitigen Kupplungsstruktur des Honwerkzeuges angeordneten Lagerstelle derart an dem Honwerkzeug anzugreifen, dass zwischen der Kupplungsstruktur und der Lagerstelle mindestens eine Schneidgruppe oder ein Abschnitt einer Schneidgruppe des Honwerkzeugs angeordnet ist. Eine vordere und/oder eine hintere Führung und/oder eine innere Führung können vorgesehen sein.Preferably, the honing tool is rigidly coupled or coupled to the honing spindle, directly or with the interposition of a rigid drive rod, and the bearing device is adapted to engage the honing tool at a bearing point arranged at an axial distance from a spindle-side coupling structure of the honing tool in such a way that the coupling structure and the Bearing at least one cutting group or a portion of a cutting group of the honing tool is arranged. A front and / or a rear guide and / or an inner guide may be provided.

Die vorstehenden und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor. Dabei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich alleine oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte Ausführungsformen darstellen. Bevorzugte Ausführungsformen werden an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert.The foregoing and other features will become apparent from the claims and from the description and drawings. In this case, the individual features can be implemented individually or in the form of subcombinations in one embodiment of the invention and in other areas, and can represent advantageous embodiments. Preferred embodiments will be explained with reference to the accompanying drawings.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Horizontal-Honmaschine zur Leistungshonbearbeitung von Kurbelwellenlagerbohrungen; 1 shows a schematic side view of a horizontal honing machine for power honing of crankshaft bearing bores;

2 zeigt verschiedene Ansichten eines Motorblocks mit Kurbelwellenlagerbohrung; 2 shows various views of an engine block with crankshaft bearing bore;

3 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung mit einem endseitig gegengelagerten Gruppenwerkzeug, das für jeden Bohrungsabschnitt eine eigene Gruppe von Schneidleisten hat; 3 shows a schematic side view of an arrangement with an end-opposed group tool, which has its own group of cutting strips for each bore section;

4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung mit einem Gruppenwerkzeug, das im Inneren des Werkstücks zwischen benachbarten Lagerstegen im Bereich zwischen Schneidgruppen gelagert ist; 4 shows a schematic side view of an arrangement with a group tool, which is mounted in the interior of the workpiece between adjacent bearing webs in the region between cutting groups;

5 zeigt eine schematische Seitenansicht der Bearbeitung einer Kurbelwellenlagerbohrung mit einem endseitig gegengelagerten Dornhonwerkzeug mit konischem Schneidbereich; 5 shows a schematic side view of the processing of a crankshaft bearing bore with an end-mounted Dornhonwerkzeug with conical cutting area;

6 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung mit einem endseitig gegengelagerten Honwerkzeug mit konischem Schneidbereich und integrierter, zweistufiger Vorgruppe; 6 shows a schematic side view of an arrangement with an end-mounted honing tool with conical cutting area and integrated, two-stage front group;

7 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung mit einem in einer vorderen und einer hinteren Führung gelagerten Honwerkzeug, das mittels einer Antriebsstange an der Honspindel befestigt ist; und 7 shows a schematic side view of an arrangement with a mounted in a front and a rear guide honing tool, which is fastened by means of a drive rod to the honing spindle; and

8 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung mit einem direkt starr mit der Honspindel gekoppelten, mit durchgehenden Schneidleisten ausgestatteten Honwerkzeug, das im Inneren des Werkstücks zwischen benachbarten Lagerstegen mittels einer inneren Führung drehbar gelagert ist; 8th shows a schematic side view of an arrangement with a directly rigidly coupled to the honing spindle, equipped with continuous cutting edges honing tool, which is rotatably mounted in the interior of the workpiece between adjacent bearing webs by means of an inner guide;

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

In 1 ist eine schematische Seitenansicht einer als Horizontal-Honmaschine ausgebildeten Vorrichtung zur Feinbearbeitung von Kurbelwellenlagerbohrung in Zylinderkurbelgehäusen gezeigt. Die Honmaschine ist für eine Komplett-Feinbearbeitung der Kurbelwellenlagerbohrung unmittelbar im Anschluss an den Zusammenbau der die Kurbelwellenlagerbohrung bildenden Einzelteile des Motorblocks eingerichtet. Die Honmaschine ist so ausgelegt, dass mit Hilfe des Fertigungsverfahrens Honen einerseits die richtige Position der Bohrungsachse der Kurbelwellenlagerbohrung in Bezug auf ein werkstückfestes Bezugssystem eingestellt und andererseits auch die Toleranzen hinsichtlich Durchmesser, Zylinderform und Oberflächenstruktur der Lagerstellen erzeugt werden können.In 1 is a schematic side view of a designed as a horizontal honing machine device for fine machining of crankshaft bearing bore in cylinder crankcases shown. The honing machine is set up for a complete fine machining of the crankshaft bearing bore immediately following the assembly of the crankshaft bearing bore forming parts of the engine block. The honing machine is designed so that on the one hand the correct position of the bore axis of the crankshaft bearing bore with respect to a workpiece-fixed reference system can be adjusted with the aid of the manufacturing process honing and on the other hand the tolerances with respect to diameter, cylindrical shape and surface structure of the bearing points can be produced.

Auf einem Maschinenbett 102 der Honmaschine 100 ist ein horizontal verfahrbarer Spindelschlitten 104 montiert, der einen Spindelkasten 106 trägt, in welchem die Honspindel 110 der Honmaschine mit horizontaler Spindelachse 111 drehbar gelagert ist. Der elektrische Drehantrieb 107 für die Spindeldrehung ist auf dem Spindelkasten montiert. Der für die Hubbewegung parallel zur Spindelachse 111 erforderliche Hubantrieb 105 ist im Maschinenbett montiert und treibt eine horizontal ausgerichtete Gewindespindel an, auf der eine mit dem Spindelschlitten 104 gekoppelter Mutter läuft.On a machine bed 102 the honing machine 100 is a horizontally movable spindle slide 104 mounted, which has a headstock 106 carries in which the honing spindle 110 the honing machine with horizontal spindle axis 111 is rotatably mounted. The electric rotary drive 107 for the spindle rotation is mounted on the spindle box. The one for the stroke movement parallel to the spindle axis 111 required lifting drive 105 is mounted in the machine bed and drives a horizontally oriented threaded spindle, on the one with the spindle slide 104 coupled mother is running.

Der Hubantrieb ist für maximale Hubgeschwindigkeiten im Bereich von 40 m/min oder 50 m/min oder mehr ausgelegt, der Drehantrieb für maximale Drehzahlen von etwa 2.500 U/min bis 3.000 U/min. Die verfügbare Antriebsleistung für Hub und Drehung liegt bei mehr als 10 kW.The lifting drive is designed for maximum lifting speeds in the range of 40 m / min or 50 m / min or more, the rotary drive for maximum speeds from about 2,500 rpm to 3,000 rpm. The available drive power for stroke and rotation is more than 10 kW.

Das zu bearbeitende Werkstück 150 ist im Beispielsfall ein Zylinderkurbelgehäuse für einen Reihen-Vierzylindermotor (vgl. 2). Das Werkstück ist fest auf einen Werkstückhalter 140 montiert, der an der Oberseite des Maschinenbettes befestigt ist. Mit Hilfe eines maschinell oder manuell betätigbaren Stellantriebs ist der Werkstückhalter in einer horizontalen, senkrecht zur Spindelachse 111 (Z-Achse) verlaufenden Richtung (X-Richtung) horizontal verfahrbar. Das Werkstück liegt mit seiner ebenen Ölwannen-Anschlussfläche 156 auf dem Werkstückhalter auf und ist mit Hilfe von Indexierstiften 142 genau positioniert, so dass über die Position des Werkstückhalters 140 die exakte Position des Werkstückes relativ zur Spindelachse 111 festgelegt werden kann.The workpiece to be machined 150 is in the example a cylinder crankcase for a straight four-cylinder engine (see. 2 ). The workpiece is fixed on a workpiece holder 140 mounted, which is attached to the top of the machine bed. By means of a mechanically or manually operable actuator, the workpiece holder is in a horizontal, perpendicular to the spindle axis 111 (Z-axis) extending direction (X-direction) can be moved horizontally. The workpiece lies with its flat oil sump connection surface 156 on the workpiece holder and is using indexing pins 142 accurately positioned so that over the position of the workpiece holder 140 the exact position of the workpiece relative to the spindle axis 111 can be determined.

Die Ölwannen-Anschlussfläche 156 dient bei dieser Aufspannung als Fertigungsreferenzfläche zur Festlegung des werkstückfesten Koordinatensystems relativ zum maschinenfesten Koordinatensystem. Bei anderen Verfahrensvarianten dient die bereits vorher bearbeitete gegenüberliegende Deckfläche 154 (Anschlussfläche für den Zylinderkopf) als Fertigungsreferenzfläche.The oil pan interface 156 used in this setup as a production reference surface for fixing the workpiece-fixed coordinate system relative to the machine-fixed coordinate system. In other variants of the method is already processed previously opposite top surface 154 (Mating surface for the cylinder head) as a manufacturing reference surface.

An der spindelfernen Seite des Werkstückhalters ist auf dem Maschinenbett eine parallel zur Spindelachse 111 verlaufende, horizontale Linearführungseinrichtung 130 befestigt, auf der ein Schlitten 132 läuft, der ein Lagerelement 134 für ein drehbares Spannfutter 135 trägt, welches im Lagerelement um eine koaxial zur Spindelachse 111 verlaufende horizontale Achse drehbar gelagert ist. Das horizontal verfahrbare, drehbare Spannfutter 135 ist als Gegenhalter für das spindelferne Ende des Honwerkzeugs vorgesehen. Der Schlitten 132 ist im Beispielsfall mit dem Schlitten 104 des Hubantriebs mechanisch zwangsgekoppelt. Es ist auch möglich, dass die Bewegung des passiven Schlittens 132 ausschließlich über das bewegte Werkzeug erzeugt wird. Bei einer anderen Variante hat der Gegenhalter einen eigenen Antrieb, der mit dem Hubantrieb der Honspindel synchronisiert ist.On the spindle-distal side of the workpiece holder is on the machine bed one parallel to the spindle axis 111 extending, horizontal linear guide device 130 fixed on a sled 132 running, which is a bearing element 134 for a rotatable chuck 135 carries, which in the bearing element about a coaxial with the spindle axis 111 extending horizontal axis is rotatably mounted. The horizontally movable, rotatable chuck 135 is provided as a counterhold for the distal end of the honing tool. The sled 132 is in the example with the carriage 104 the lifting drive mechanically positively coupled. It is also possible that the movement of the passive sled 132 is generated exclusively by the moving tool. In another variant, the anvil has its own drive, which is synchronized with the lifting drive of the honing spindle.

Das Honwerkzeug 170 ist mit Hilfe einer biegesteifen Antriebsstange 120 starr mit der Honspindel 110 verbunden. Hierzu ist die lösbare Kupplungsstruktur 125 zwischen Antriebsstange und Honspindel als drehfeste, biegesteife Starrkupplungsstruktur ausgebildet, beispielsweise in Form einer Schraubverbindung oder einer einfachen Flanschverbindung. Auch die lösbare Verbindung zwischen Antriebsstange 120 und Honwerkzeug 170 ist biegesteif und drehfest. Hierzu kann die spindelseitige Kopplungsstruktur 172 des Honwerkzeuges beispielsweise als Schraubgewinde ausgebildet sein, das mit einem entsprechenden Gegengewinde am werkzeugseitigen Ende der Antriebsspange zusammenwirkt.The honing tool 170 is by means of a rigid drive rod 120 rigid with the honing spindle 110 connected. For this purpose, the releasable coupling structure 125 formed between the drive rod and the honing spindle as a non-rotatable, rigid rigid coupling structure, for example in the form of a screw or a simple flange connection. Also the detachable connection between drive rod 120 and honing tool 170 is rigid and rotatable. For this purpose, the spindle-side coupling structure 172 of Honing tool, for example, be designed as a screw thread, which cooperates with a corresponding counter-thread on the tool-side end of the drive clamp.

Bei anderen Ausführungsformen ist die spindelseitige Kupplungsstruktur des Honwerkzeuges direkt am werkzeugseitigen Ende der Honspindel befestigt, so dass ohne zwischengeschaltete Antriebsstange gearbeitet wird (vgl. 5).In other embodiments, the spindle-side coupling structure of the honing tool is attached directly to the tool-side end of the honing spindle, so that working without interposed drive rod (see. 5 ).

Das Honwerkzeug 170 hat einen langgestreckt-zylindrischen Werkzeugkörper 174, an dem spindelseitig die spindelseitige Kupplungsstruktur 172 und an der spindelabgewandten Seite ein zylindrischer Führungsschaft 176 ausgebildet sind. Die zentrisch im Werkzeugkörper verlaufende Werkzeugachse 175 ist aufgrund der starren Ankopplung koaxial mit der Spindelachse 111. In radialen Öffnungen des Werkzeugkörpers sitzen radial beweglich gelagerte Tragleisten, welche axial langgestreckte Schneidleisten 178 mit Diamant-Schneidbelag tragen. Eine radiale Zustellung der Schneidleisten dieses aufweitbaren Honwerkzeuges erfolgt mit Hilfe eines nicht näher dargestellten, elektromotorisch oder hydraulisch angetriebenen, formschlüssigen Zustellsystems, welches eine durch die Honspindel und die Antriebsstange in das Honwerkzeug verlaufende, axial verschiebbare Zustellstange umfasst, an deren Ende ein Aufweitkonus mit einfacher oder mehrfacher Unterstützung angeordnet ist, der mit konischen Gegenflächen an den Innenseiten der Tragleisten zusammenwirkt, um bei axialer Verschiebung der Zustellstange eine radiale Zustellung der Schneidleisten ohne Verkippung der Schneidleisten zu gewährleisten.The honing tool 170 has an elongated-cylindrical tool body 174 , on the spindle side, the spindle-side coupling structure 172 and on the spindle side facing away from a cylindrical guide shaft 176 are formed. The tool axis running centrally in the tool body 175 is coaxial with the spindle axis due to the rigid coupling 111 , In radial openings of the tool body sit radially movably mounted support strips, which axially elongated cutting strips 178 Wear with diamond cutting material. A radial delivery of the cutting strips of this expandable honing tool is carried out by means of a not shown, electric or hydraulically driven, positive feed system, which comprises a running through the honing spindle and the drive rod in the honing tool, axially displaceable feed rod, at the end of an expansion cone with simple or multiple support is arranged, which cooperates with conical mating surfaces on the inner sides of the support strips to ensure axial displacement of the Zustellstange a radial delivery of the cutting bars without tilting the cutting bars.

Die parallel zur Werkzeugachse gemessene Länge der Schneidleisten beträgt vorzugsweise mehr als 60%, gegebenenfalls sogar mehr als 70% und im Beispielsfall sogar etwas mehr als 80% der Länge der mit dem Honwerkzeug zu bearbeitenden Kurbelwellenlagerbohrung, was einerseits hohe Abtragsleistungen fördert und sich andererseits günstig auf die Geradheit der Bohrung bzw. die Koaxialität der bearbeiteten Lagerstege auswirkt.The measured parallel to the tool axis length of the cutting bars is preferably more than 60%, possibly even more than 70% and in the example even slightly more than 80% of the length of the honing tool to be processed crankshaft bearing bore, which on the one hand promotes high Abtragsleistungen and on the other hand favorable the straightness of the bore or the coaxiality of the processed bearing webs effect.

Das spindelferne Ende des Führungsschafts 176 ist in der dargestellten Bearbeitungskonfiguration der Honmaschine in das drehbare Spannfutter 135 eingespannt. Dadurch ist die durch die Schneidleisten 176 gebildete einzige Schneidgruppe des Honwerkzeuges zwischen zwei die Lage der Werkzeugachse stabilisierenden Lagerstellen angeordnet. Eine der Lagerstellen wird durch die Lagerung der Honspindel 110 im Spindelkasten 106 gebildet, die gegenüberliegende Lagerstelle durch das auf dem Schlitten 132 montierte und mit dem Honwerkzeug axial verfahrbare Spannfutter 135, das als Gegenlager dient.The far-off end of the leadership shaft 176 is in the illustrated processing configuration of the honing machine in the rotatable chuck 135 clamped. This is the result of the cutting strips 176 formed single cutting group of the honing tool between two the position of the tool axis stabilizing bearings arranged. One of the bearing points is the bearing of the honing spindle 110 in the headstock 106 formed, the opposite bearing by that on the slide 132 mounted and with the honing tool axially movable chuck 135 which serves as an abutment.

Einige Besonderheiten des Werkstücks 150 werden anhand von 2 erläutert, bei der 2A einen Längsschnitt, 2B eine Draufsicht parallel zur Bohrungsachse der Kurbelwellenlagerbohrung und 2C eine Draufsicht parallel zu den Bohrungsachsen der Zylinderbohrungen zeigt. Für Motorblöcke und die daran ausgebildeten Funktionsflächen und Bohrungen gelten zum Teil sehr enge Toleranzen, um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten. Die Zylinderbohrungen 151 sind bezüglich Zylinderform und Durchmesser der Zylinderbohrung typischerweise im Bereich weniger Mikrometer toleriert, wobei auch ein besonders Augenmerk auf die Oberflächentopografie gelegt wird. Für den Abstand ZA der Bohrungsachsen 152 der Zylinderbohrungen, das sogenannte Stichmaß, gelten typischerweise Toleranzen im Bereich von 100 μm.Some peculiarities of the workpiece 150 are determined by 2 explained at the 2A a longitudinal section, 2 B a plan view parallel to the bore axis of the crankshaft bearing bore and 2C a plan view shows parallel to the bore axes of the cylinder bores. For engine blocks and the functional surfaces and holes formed there are sometimes very tight tolerances to ensure reliable operation. The cylinder bores 151 are tolerated with respect to cylinder shape and diameter of the cylinder bore typically in the range of a few micrometers, with particular attention being paid to the surface topography. For the distance ZA of the bore axes 152 The cylinder bores, the so-called gauge, are typically tolerances in the range of 100 microns.

Eine etwas größere Formtoleranz als bei den Zylinderbohrungen haben die Lagerstellen für die Kurbelwelle im Bereich der Kurbelwellenlagerbohrung 160. Die Kurbelwellenlagerbohrung ist im Vergleich zur Zylinderbohrung (typisches Verhältnis von Länge zu Durchmesser maximal 2.5) eine relativ lange Bohrung, typischerweise mit einem Länge-Durchmesserverhältnis LDV, das wesentlich größer als 2.5 oder 3 ist und im Beispielsfall etwa 6 beträgt. Die Kurbelwellenlagerbohrung hat bei einem Vierzylinder-Reinmotor fünf Bohrungsabschnitte 161 bis 165, die miteinander fluchtend im gegenseitigen axialen Abstand zueinander in Reihe angeordnet sind. Die Bohrungsabschnitte bilden die Lagerstellen für die Kurbelwelle. Bei der Kurbelwellenlagerung ist insbesondere die Koaxialität dieser Lagerstellen zueinander wichtig. Die Lager sollen so gut wie möglich in einer Flucht liegen, damit die Kurbelwelle rund laufen kann und an allen Lagerstellen gleichmäßig aufliegt. Die Koaxialität der einzelnen Lagerstellen sollte 15 μm nicht oder nicht wesentlich übersteigen. Zur Definition der „Koaxialität” wird auf die DIN ISO 1101 verwiesen, deren Inhalt insoweit zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.A slightly larger form tolerance than in the cylinder bores have the bearings for the crankshaft in the crankshaft bearing bore 160 , The crankshaft bearing bore is compared to the cylinder bore (typical ratio of length to diameter 2.5 maximum) a relatively long bore, typically with a length-diameter ratio LDV, which is substantially greater than 2.5 or 3 and in the example is about 6. The crankshaft bearing bore has five bore sections in a four-cylinder clean engine 161 to 165 which are arranged in alignment with each other in the mutual axial distance from each other in series. The bore sections form the bearings for the crankshaft. When the crankshaft bearing particular coaxiality of these bearings is important to each other. The bearings should be aligned as well as possible so that the crankshaft can run around and rest evenly on all bearing points. The coaxiality of the individual bearings should not exceed 15 microns or not significantly. For the definition of "coaxiality" reference is made to DIN ISO 1101, the content of which is included in this description.

Ein weiteres wichtiges Kriterium bezüglich der Kurbelwellenlagerbohrung ist die Position ihrer Bohrungsachse 166, die im Betrieb des Motors die Lage der Kurbelwellenachse definiert. Der Begriff „Position der Bohrungsachse” soll hier sowohl die absolute Position dieser Achse im Raum, als auch ihre Winkellage, d. h. ihre Orientierung im Raum, umfassen. Die vertikale Position kann z. B. durch den Abstand ADA der Bohrungsachse zur Deckfläche 154 des Motorblocks am Bohrungseintritt oder am Bohrungsaustritt (oder den entsprechenden Abstand AÖ zur Ölwannen-Anschlussfläche 156) definiert werden. Der Abstand zwischen Kurbelwelle und Deckfläche ist eines der Kriterien für die Verdichtung des Motors. Hier sind zwar Toleranzen im Mikrometerbereich in der Regel nicht erforderlich, erwünscht sind jedoch Toleranzen im Bereich weniger 100stel Millimeter. Die exakte Position der Kurbelwelle bzw. der Bohrungsachse der Kurbelwellenlagerbohrung zu den Zylinderbohrungen ist auch wichtig zur Verschleißminderung an den hochbelasteten Bauteilen, zu denen neben den Kolben/Kolbenbolzen, Pleuel und Pleuellagern auf der Kurbelwelle auch die Lagerungen der Kurbelwelle im Zylinderkurbelgehäuse zählen. Auch die Winkellage der Bohrungsachse 166, d. h. deren Orientierung in Bezug auf ein werkstückfestes Bezugssystem, spielt hierbei eine Rolle. Typischerweise sollte die Position der Bohrungsachse 166 bezogen auf die gesamte Bohrungslänge BL maximal 0.05 mm variieren, wobei dieser Wert sowohl für die Vertikalrichtung (Richtung Deckfläche) als auch quer dazu (Horizontalrichtung in 2B) gilt.Another important criterion regarding the crankshaft bearing bore is the position of its bore axis 166 which defines the position of the crankshaft axis during operation of the engine. The term "position of the bore axis" is intended here to include both the absolute position of this axis in space, as well as their angular position, ie their orientation in space. The vertical position can z. B. by the distance ADA of the bore axis to the top surface 154 of the engine block at the hole entry or at the hole exit (or corresponding distance AÖ to the oil sump connection surface 156 ) To be defined. The distance between crankshaft and top surface is one of the criteria for the compression of the engine. Although tolerances in the micrometer range are generally not required here, tolerances in the range of less than 100th of a millimeter are desirable. The exact position of the crankshaft or the bore axis of the crankshaft bearing bore to the cylinder bores is also important for reducing wear on the highly stressed components, which include not only the piston / piston pin, connecting rod and connecting rod bearings on the crankshaft and the bearings of the crankshaft in the cylinder crankcase. Also the angular position of the bore axis 166 , ie their orientation with respect to a workpiece-fixed reference system, plays a role here. Typically, the position of the bore axis should be 166 vary with respect to the total bore length BL maximally 0.05 mm, whereby this value both for the vertical direction (direction deck surface) and transversely thereto (horizontal direction in 2 B ) applies.

Mit Hilfe der Honmaschine 100 ist es möglich, bei einem Motorblock unmittelbar nach Zusammenbau der die Kurbelwellenlagerbohrung bildenden Teile die Kurbelwellenlagerbohrung 160 mittels Honen so feinzubearbeiten, dass alle Toleranzen hinsichtlich der Position der Bohrungsachse und auch hinsichtlich der erforderlichen Oberflächenqualität der Lagerstellen erzielt werden können. Hierzu kann wie folgt vorgegangen werden.With the help of the honing machine 100 It is possible, in an engine block immediately after assembly of the crankshaft bearing bore forming parts, the crankshaft bearing bore 160 To finish by honing so that all tolerances can be achieved with respect to the position of the bore axis and also with regard to the required surface quality of the bearing points. This can be done as follows.

Zunächst wird das Werkstück 150, also das Zylinderkurbelgehäuse, unmittelbar nach dem Zusammenbau, d. h. ohne zwischengeschaltete Bohrbearbeitung, auf den richtig positionierten, sehr verwindungssteif ausgeführten Werkstückhalter 140 mit Hilfe der Indexierstifte 142 positionsgenau so aufgespannt, dass die Spindelachse 111 der Honspindel koaxial mit der gewünschten Sollposition der Bohrungsachse der Kurbelwellenlagerbohrung liegt. In der Regel wird diese Achslage zumindest in Bezug auf einige der zu bearbeitenden Bohrungsabschnitte nicht mittig, sondern exzentrisch liegen. Die Bohrungsabschnitte haben zudem in Bezug auf ihren Solldurchmesser ein Untermaß, das durch Honen abzutragen ist. Abhängig von der Qualität der Vorbereitung kann das Untermaß im Bereich von mindestens 0,5 mm oder darüber liegen, beispielsweise im Bereich zwischen 1 mm und 2 mm.First, the workpiece 150 , So the cylinder crankcase, immediately after assembly, ie without intermediate drilling, on the correctly positioned, very torsionally rigid executed workpiece holder 140 with the help of the indexing pens 142 Spaced exactly so that the spindle axis 111 the honing spindle is coaxial with the desired desired position of the bore axis of the crankshaft bearing bore. As a rule, this axis position will not be centered, but eccentric, at least with respect to some of the bore sections to be machined. The bore sections also have in relation to their nominal diameter undersize, which is removed by honing. Depending on the quality of the preparation, the undersize may be in the range of at least 0.5 mm or more, for example in the range between 1 mm and 2 mm.

Nach Festspannen des Werkstückes wird das Honwerkzeug in die Kurbelwellenlagerbohrung von der spindelzugewandten Eintrittsseite so weit eingeführt, dass der spindelferne Endabschnitt des Führungsschafts 176 in das Spannfutter 135 eingeführt und dort festgeklemmt werden kann. Die Schneidleisten befinden sich in dieser Vorbereitungsphase in ihrer zurückgezogenen Position, so dass das starr an Honspindel und Antriebsstange gekoppelte Honwerkzeug von diesem ohne Berührung der Lagerstelleninnenseiten in die Kurbelwellenlagerbohrung teilweise eingeführt werden kann.After tightening the workpiece, the honing tool is introduced into the crankshaft bearing bore from the spindle-facing inlet side so far that the spindle-distal end portion of the guide shaft 176 in the chuck 135 introduced and can be clamped there. The cutting strips are in this preparation phase in its retracted position, so that the rigidly coupled to honing spindle and drive rod honing tool can be partially inserted from this without touching the bearing inner sides in the crankshaft bearing bore.

Danach werden der Hubantrieb, der Drehantrieb und der Antrieb des Zustellsystems für die Aufweitung der Schneidgruppe eingeschaltet. Um in relativ kurzen Taktzeiten einen gegebenenfalls erheblichen Materialabtrag zu erzielen, liegen die maximalen Hubgeschwindigkeiten und die maximalen Drehzahlen typischerweise deutlich über den entsprechenden Werten für die konventionelle Honbearbeitung, wie sie beispielsweise bei der Bearbeitung von Zylinderbohrungen üblich sind. Maximale Hubgeschwindigkeiten können mehr als 20 m/min oder mehr als 30 m/min bis beispielsweise etwa 40 m/min betragen, die maximalen Drehzahlen liegen typischerweise zumindest während einer Phase der Honbearbeitung bei mehr als 1.000 U/min oder darüber, wobei selten mehr als 2.500 U/min erforderlich sein werden.Thereafter, the lifting drive, the rotary drive and the drive of the delivery system for the widening of the cutting group are turned on. In order to achieve a possibly substantial material removal in relatively short cycle times, the maximum lifting speeds and the maximum speeds are typically significantly higher than the corresponding values for the conventional honing machining, as are customary, for example, in the machining of cylinder bores. Maximum lifting speeds may be more than 20 m / min or more than 30 m / min to, for example, about 40 m / min, the maximum speeds typically being more than 1,000 rpm or more, at least during a honing process, rarely more than 2,500 rpm will be required.

Bei fortschreitender Aufweitung (Durchmesservergrößerung) des Honwerkzeuges werden dann durch das schnell drehende und schnell axial oszillierende Honwerkzeug zunächst die am weitesten innen liegenden Abschnitte der Lagerstellen durch die vielschneidigen Schneidleisten zerspant. Mit zunehmender Aufweitung geht dieser einseitige Partialschnitt nach und nach in einen über den gesamten Umfang eines Bohrungsabschnitts verlaufenden Vollschnitt über. Dabei erhalten alle Bohrungsabschnitte allmählich eine zur Werkzeugachse 175 zentrierte, zylindrische Form, so dass sich einerseits eine Verlagerung der tatsächlichen Bohrungsachse in Richtung der durch die Position der Werkzeugachse vorgegebene Sollposition der Bohrungsachse und andererseits einen verbesserte Koaxialität der Lagerstellen ergibt. Die Schnittgeschwindigkeiten können im Bereich von 250 m/min oder darüber, beispielsweise bei mehr als 300 m/min oder mehr als 350 m/min oder mehr als 400 m/min liegen. Das erzielbare Zeitspanvolumen der Feinbearbeitung kann hierbei zumindest in der Endphase, wenn an allen Bohrungsabschnitten Material abgetragen wird, wesentlich höher liegen als bei konventionellen Honbearbeitungen, beispielsweise im Bereich von mehr als 200 mm3/s oder sogar mehr als 500 mm3/s oder darüber.With progressive expansion (increase in diameter) of the honing tool are then machined by the high-speed and rapidly oscillating axially honing tool, the innermost sections of the bearings through the multi-bladed cutting edges. With increasing expansion of this one-sided partial section is gradually over in a running over the entire circumference of a bore section full section. In this case, all bore sections gradually get one to the tool axis 175 centered, cylindrical shape, so that on the one hand results in a displacement of the actual bore axis in the direction of the predetermined by the position of the tool axis target position of the bore axis and on the other hand, an improved coaxiality of the bearings. The cutting speeds may be in the range of 250 m / min or more, for example more than 300 m / min or more than 350 m / min or more than 400 m / min. The achievable chip removal rate of the fine machining can be significantly higher than in conventional honing operations, for example in the range of more than 200 mm 3 / s or even more than 500 mm 3 / s or more, at least in the final phase when material is removed at all bore sections ,

Zur Ermittlung des Zeitspanvolumens wird in dieser Anmeldung von einem spezifischen Zeitspanvolumen QW S = V/t[mm3/s] ausgegangen, wobei V das durch Zerspanung abgetrennte Volumen des Werkstücks und t die dafür benötigte Bearbeitungszeit ist. Für das Volumen V gilt die Näherung V ≈ (π(D2 – d2)L)/4, wobei d der (kleinere) Durchmesser der Bohrung vor dem Abtrag, D der (größere) Durchmesser nach dem Abtrag und L die Länge der bearbeiten Bohrung bzw. des im Durchmesser vergrößerten Bohrungsabschnitts ist. Das spezifische Zeitspanvolumen ist hier auf eine Bearbeitungszeit t = 20 s (entsprechend einer typischen Honzeit) und eine Länge L = 20 mm (entsprechend einer typischen Stegbreite eines einzelnen Lagerstegs einer Kurbelwellenlagerbohrung eines PKW-Motors) bezogen bzw. normiert. Die in Tabelle A (siehe Ende der Beschreibung) angegebenen Werte für das Zeitspanvolumen sind für typische nominelle Bohrungsdurchmesser von 40 mm bis 70 mm angegeben. In denjenigen Spalten, in denen die Anzahl der Stege gleich 1 ist, entsprechen die Werte dem spezifischen Zeitspanvolumen für die vier verschiedenen Durchmesser.In order to determine the chip removal volume, in this application a specific removal rate Q W S = V / t [mm 3 / s] is assumed, where V is the volume of the workpiece cut off by machining and t is the required processing time. For the volume V, the approximation V ≈ (π (D 2 - d 2 ) L) / 4 applies, where d is the (smaller) diameter of the bore before erosion, D the (larger) diameter after erosion and L the length of the bore Edit bore or the enlarged diameter bore section is. The specific chip removal volume here is based on a processing time t = 20 s (corresponding to a typical honing time) and a length L = 20 mm (corresponding to a typical web width of a single bearing web of a crankshaft bearing bore of a passenger car engine). The values given in Table A (see end of the description) for the chip removal rate are given for typical nominal bore diameters of 40 mm to 70 mm. In those columns where the number of lands is 1, the values correspond to the specific chip removal volume for the four different diameters.

Für eine typische Kurbelwellenlagerbohrung eines Reihenvierzylinders mit 60 mm Durchmesser und 5 Lagerstegen (Bohrungsabschnitten) mit je 20 mm Länge ergibt sich z. B. ein Minimalwert des Zeitspanvolumens von ca. 94 mm3/s (entsprechend einem Abtrag von 0.2 mm im Durchmesser), und ein Wert von 942 mm3/s entspricht einem Abtrag von 2 mm.For a typical crankshaft bearing bore of a series four-cylinder with 60 mm diameter and 5 bearing webs (bore sections), each with 20 mm length results in z. B. a minimum value of the Zeitspanvolumens of about 94 mm 3 / s (corresponding to a removal of 0.2 mm in diameter), and a value of 942 mm 3 / s corresponds to a removal of 2 mm.

Häufig erreichte (Gesamt-)Zeitspanvolumina bei der Kurbelwellenlagerbohrungsbearbeitung mit typischen Bohrungsdurchmessern von ca. 40 mm bis ca. 70 mm liegen im Bereich von ca. 300 mm3/s bis ca. 700 mm3/s. Dies ist eine signifikante Erhöhung gegenüber konventionellen Honverfahren, wo heute beim Honen von Kurbelwellenlagerbohrungen typischerweise maximale Gesamt-Zeitspanvolumina im Bereich bis zu ca. 45 mm3/s erreicht werden.Frequently achieved (total) Zeitspanvolumina in the crankshaft bearing bore machining with typical bore diameters of about 40 mm to about 70 mm are in the range of about 300 mm 3 / s to about 700 mm 3 / s. This is a significant increase over conventional honing methods, where today, when honing crankshaft bearing bores, maximum total chip removal rates in the range of up to about 45 mm 3 / s are typically achieved.

Die hohe Antriebsleistung in Verbindung mit unkonventionell hohen Drehzahlen und Hubgeschwindigkeiten erlauben im Vergleich zum konventionellen Honen eine starke Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit. Dadurch können Abträge im Bereich zwischen 1 mm und 2 mm im Durchmesser innerhalb üblicher Honzeiten von beispielsweise 20 s bis 25 s erreicht werden, was einem Zeitspanvolumen von deutlich mehr als 200 mm3/s oder sogar mehr als 500 mm3/s entspricht. Die Prozessparameter der Leistungshonoperation können somit so eingestellt werden, dass die Honzeiten für die Leistungshonoperation im Bereich der Honzeiten der konventionellen Honbearbeitung einer Kurbelwellenlagerbohrung liegen, d. h. im Bereich von maximal 20 bis 25 Sekunden. Da durch die Leistungshonoperation jedoch die früher notwendige vorgeschaltete Bohroperation eingespart werden kann, ist eine schnellere und damit wirtschaftlichere Feinbearbeitung von Kurbelwellenlagerbohrungen bei zumindest gleichbleibender Qualität möglich.The high drive power in conjunction with unconventionally high speeds and lifting speeds allow a significant increase in cutting speed compared to conventional honing. As a result, abrasions in the range between 1 mm and 2 mm in diameter can be achieved within normal honing times of, for example, 20 s to 25 s, which corresponds to a removal rate of significantly more than 200 mm 3 / s or even more than 500 mm 3 / s. The process parameters of the power honing operation can thus be adjusted so that the honing times for the power honing operation are in the range of the honing times of the conventional honing machining of a crankshaft bearing bore, ie in a maximum of 20 to 25 seconds. However, since the power honing operation can save the previously required upstream drilling operation, a faster and thus more economical fine machining of crankshaft bearing bores is possible with at least constant quality.

Durch die Honbearbeitung wird in den Fällen nicht perfekt vorbereiteter Werkstücke eine aktive Positionsveränderung der Bohrungsachse der Kubelwellenlagerbohrung herbeigeführt. Je nach Vorbereitungszustand können Verlagerungen der Bohrungsposition bis zu 150 μm (bezogen auf die gesamte Bohrungslänge), gegebenenfalls auch darüber erzielt werden. Gleichzeitig kann aufgrund der gegen Querkräfte stabilen beidseitigen Lagerung des Honwerkzeuges in der Regel eine Genauigkeit der Bohrungsachsenposition von weniger als ±20 μm erzielt werden.By honing machining in the cases of not perfectly prepared workpieces an active change in position of the bore axis of the crankshaft bearing bore is brought about. Depending on the state of preparation, displacements of the bore position can be achieved up to 150 μm (based on the total bore length), if necessary also over it. At the same time an accuracy of the Bohrungsachsenposition of less than ± 20 microns can be achieved due to stable against lateral forces bilateral bearing of the honing tool in the rule.

Dabei sind auch Koaxialitäten von weniger als 30 μm oder sogar weniger als 15 μm erzielbar.In this case, coaxialities of less than 30 microns or even less than 15 microns can be achieved.

Um die Bohrungsposition signifikant verlagern zu können, ist bei der Honmaschine ein steifes und präzises Maschinenkonzept umgesetzt. So sind bei der Honspindel über die Schlittenführung der Spindel bis zur Werkstückaufnahme präzise und steife Einheiten vorgesehen, die mit entsprechenden Einheiten traditioneller Honmaschinen wenig gemeinsam haben. Beispielsweise ist die Honspindel bei konventionellen Honmaschinen typischerweise mit einfachen, nicht verspannten Schrägkugellagern gelagert. Demgegenüber sieht die Lagerung innerhalb des Spindelkastens 106 eine höherwertige Lagerung vor, die vorgespannt werden kann, also ein vorspannbares Radial/Axial-Lager.In order to be able to relocate the bore position significantly, a stiff and precise machine concept has been implemented in the honing machine. Thus, the honing spindle on the carriage guide of the spindle to the workpiece holder precise and rigid units are provided which have little in common with corresponding units of traditional honing machines. For example, the honing spindle is typically mounted in conventional honing machines with simple, non-strained angular contact ball bearings. In contrast, the storage inside the headstock 106 a higher quality storage before, which can be biased, so a preload radial / thrust bearing.

Weiterhin wird mit vergleichsweise langen und schlanken Honwerkzeugen gearbeitet, die beim Verlagern der Bohrungsachse gegebenenfalls hohen, einseitigen Abdrängkräften ausgesetzt sind. Die Position der Werkzeugachse bleibt auch unter diesen erschwerten Bedingungen stabil koaxial zur Sollposition der Bohrungsachse, da das Honwerkzeug auf der Spindelseite starr mit der Honspindel verbunden und auf der spindelabgewandten Seite am Gegenhalter 135 gegengelagert ist.Furthermore, working with comparatively long and slender honing tools, which are exposed when moving the bore axis optionally high, one-sided Abdrängkräften. The position of the tool axis remains stable under these difficult conditions coaxial with the target position of the bore axis, since the honing tool on the spindle side rigidly connected to the honing spindle and on the spindle side facing away from the anvil 135 is counter-stored.

Im Ausführungsbeispiel von 1 ist eine mitfahrende Gegenlagerung vorgesehen, die durch den Hub des Spindelschlittens mitbewegt wird und daher keinen eigenen Antrieb benötigt (passiv mitbewegtes Gegenlager). Der Hub der Gegenlagerung kann beispielsweise im Bereich von 500 mm liegen. Alternativ kann auch eine feststehende Gegenlagerung vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer fest auf dem Maschinenbett montierten Lagerbocks, in welchem eine koaxial zur Spindelachse 111 angeordnete, zylindrische Lageröffnung vorgesehen ist, durch die der zylindrische Führungsschaft 107 und 176 spielfrei und durch hydrodynamische Schmierung reibungsarm hindurchgeführt werden kann.In the embodiment of 1 a traveling counter bearing is provided, which is moved by the stroke of the spindle carriage and therefore does not require its own drive (passively moving counter bearing). The stroke of the counter bearing can be, for example, in the range of 500 mm. Alternatively, a fixed counter-bearing may be provided, for example in the form of a fixedly mounted on the machine bed bearing blocks, in which a coaxial with the spindle axis 111 arranged, cylindrical bearing opening is provided, through which the cylindrical guide shaft 107 and 176 backlash-free and can be passed through low friction by hydrodynamic lubrication.

Auch eine Kombination aus einer eingangsseitigen vorderen Führung und einer ausgangsseitigen hinteren Führung ist möglich (vgl. 7).A combination of an input-side front guide and an output-side rear guide is possible (see. 7 ).

Die Honmaschine 100 ist als Horizontalmaschine aufgebaut, so dass eine Integration in automatisierte Fertigungslinien besonders einfach ist. Der Horizontalaufbau ist auch günstig für die Zugänglichkeit der Maschinenkomponenten und im Hinblick darauf, dass aufgrund der Gegenlagerung ein in Axialrichtung relativ langer Aufbau benötigt wird. Ein Aufbau als Vertikalmaschine, d. h. mit vertikal ausgerichteter Spindelachse, ist jedoch grundsätzlich möglich.The honing machine 100 is designed as a horizontal machine, so that integration into automated production lines is particularly easy. The horizontal structure is also favorable for the accessibility of the machine components and in view of the fact that due to the counter bearing a relatively long in the axial direction construction is needed. However, a construction as a vertical machine, ie with vertically aligned spindle axis, is basically possible.

Die Leistungshonbearbeitung kann in vielen Fällen in einer einzigen Bearbeitungsstufe mit einem einfach aufweitenden Honwerkzeug durchgeführt werden. Aufgrund der geforderten hohen Abtragsleistungen sind Schneidleisten mit Diamantschneidkörnern vorteilhaft, gegebenenfalls können aber auch andere harte Schneidkornmaterialien, wie Bornitrid, verwendet werden. Wird mit mittleren Korngrößen aus dem Bereich zwischen ca. 50 μm und ca. 100 μm bis 150 μm gearbeitet, so kann ein guter Kompromiss zwischen relativ hoher Abtragsleistung und einer ausreichend geringen Rauhigkeit der fertig bearbeiteten Innenflächen erzielt werden, für die häufig nur Restrauhigkeiten von weniger als ca. 15 μm Rz (gemittelte Rauhtiefe) gefordert werden.In many cases, the power honing process can be performed in a single processing step with a simple expanding honing tool. Due to the required high removal rates cutting bars with diamond cutting grains are advantageous, but if necessary, other hard cutting grain materials, such as boron nitride, can be used. When working with average grain sizes in the range between about 50 microns and about 100 microns to 150 microns, so a good compromise between relatively high removal rate and a sufficiently low roughness of the finished inner surfaces can be achieved for the often only residual roughness of less as about 15 microns R z (average roughness) are required.

Insbesondere wenn geringere Restrauhigkeiten erwünscht sind, kann auch in zwei aufeinanderfolgenden Stufen gearbeitet werden. In einer ersten Stufe kann mit relativ groben Körnern ein wesentlicher Teil des Materialabtrags erzielt und in einer zweiten Stufe ein vergleichsweise geringerer Restabtrag und die geforderte Oberflächenrauhigkeit erzeugt werden. Hierzu kann ein doppelt aufweitendes Honwerkzeug genutzt werden, bei dem ein erster Satz von Schneidleisten für die erste Bearbeitungsstufe grobe Körnung, beispielsweise bis hinauf zu ca. 200 μm mittlerer Korngröße hat, während die Schneidleisten eines zweiten, unabhängig zustellbaren Schneidleistensatzes feinere Körnung, beispielsweise von weniger als 80 μm oder weniger als 50 μm mittlerer Korngröße haben. Im Fall eines doppelt aufweitenden Honwerkzeuges kann für zwei aufeinanderfolgende oder zeitlich überlappende Bearbeitungsstufen ein und dasselbe Honwerkzeug verwendet werden. Bei anderen Verfahrensvarianten ist ein Werkzeugwechsel zwischen den Bearbeitungsstufen oder eine weitere Bearbeitungsstation vorgesehen. Es ist auch möglich, die erste Bearbeitungsstufe des Leistungshonens mit einem aufweitbaren Honwerkzeug der in 1 gezeigten Art durchzuführen und eine nachfolgende zweite, feinere Bearbeitungsstufe mit einem auf Fertigmaß eingestellten Honwerkzeug mit konischem Schneidbereich, wie es beispielsweise im Zusammenhang mit 5 erläutert wird.In particular, when lower residual roughness is desired, it is also possible to work in two successive stages. In a first stage, with relatively coarse grains, a substantial portion of the material removal can be achieved and in a second stage a comparatively lower residual removal and the required surface roughness can be produced. For this purpose, a double widening honing tool can be used, in which a first set of cutting bars for the first stage coarse grain size, for example, up to about 200 microns average grain size, while the cutting strips a second, independently deliverable cutter set finer grain size, for example, less than 80 microns or less than 50 microns average grain size. In the case of a double widening honing tool, one and the same honing tool can be used for two consecutive or temporally overlapping processing stages. In other variants of the method, a tool change between the processing stages or another processing station is provided. It is also possible to use the first processing stage of the honing with an expandable honing tool of the 1 to perform a subsequent second, finer processing stage with a finished set honing tool with conical cutting area, as for example in connection with 5 is explained.

Anhand der 3 und 4 werden Ausführungsformen erläutert, bei denen an Stelle eines aufweitbaren Honwerkzeuges mit einem einzigen Satz relativ langer Schneidleisten (vergleiche 1) sogenannte Gruppenwerkzeuge verwendet werden. Das Honwerkzeug 370 in 3 ist ein Gruppenwerkzeug, bei dem am zylindrischen Werkzeugkörper 374 fünf mit gegenseitigem axialem Abstand zueinander angeordnete Schneidgruppen 376A bis 376E angeordnet sind. Die Anzahl der Schneidgruppen entspricht der Anzahl der zu bearbeitenden Lagerstellen. Die axialen Längen der einzelnen Schneidleisten der Schneidgruppen sind relativ kurz und liegen etwa in der Größenordnung der axialen Länge eines zu bearbeitenden Lagerabschnitts (z. B. von 20 mm bis 30 mm). Dadurch sind zwischen den einzelnen Schneidgruppen längere Abschnitte des Werkzeugkörpers frei. Alle radial aufweitbaren bzw. zusammenziehbaren Schneidgruppen werden durch das gleiche Zustellsystem betätigt, das im Inneren des Honwerkzeuges eine Zustellstange mit fünf den einzelnen Schneidgruppen zugeordneten Zustellkoni hat. Alle Schneidgruppen können daher gleichzeitig auf das gleiche wirksame Bearbeitungsmaß zugestellt werden. Mit dem Gruppenwerkzeug ist eine gleichzeitige Bearbeitung aller Bohrungsabschnitte möglich, wobei jedoch im Gegensatz zur Ausführungsform von 1 die Hublänge wesentlich kürzer ist. Sie kann beispielsweise größenordnungsmäßig der Länge der Schneidleisten entsprechen, um bei beidseitigem Überlauf über die jeweiligen axialen Eden der Bohrungsabschnitte eine zylindrische Form der Innenfläche zu garantieren. Wie bei der Ausführungsform in 1 wird die axiale Führung des Honwerkzeuges spindelseitig durch starre Ankopplung an eine mit der Honspindel 310 starr gekoppelte Antriebsstange 320 und am spindelfernen Ende durch einen mitbewegtem Gegenhalter 335 sichergestellt.Based on 3 and 4 Embodiments are explained in which instead of an expandable honing tool with a single set of relatively long cutting strips (see 1 ) so-called group tools are used. The honing tool 370 in 3 is a group tool where the cylindrical tool body 374 five with mutually axially spaced cutting groups 376A to 376E are arranged. The number of cutting groups corresponds to the number of bearings to be machined. The axial lengths of the individual cutting strips of the cutting groups are relatively short and are approximately of the order of the axial length of a bearing section to be machined (for example from 20 mm to 30 mm). As a result, longer sections of the tool body are free between the individual cutting groups. All radially expandable or contractible cutting groups are actuated by the same feed system, which has a Zustellstange inside the honing tool with five assigned to each cutting groups Zustellkoni. All cutting groups can therefore be delivered simultaneously to the same effective Bearbeitungsmaß. With the group tool a simultaneous processing of all bore sections is possible, but in contrast to the embodiment of 1 the stroke length is much shorter. It may, for example, on the order of magnitude correspond to the length of the cutting strips in order to guarantee a cylindrical shape of the inner surface over the respective axial Eden of the bore sections in the case of bilateral overflow. As with the embodiment in 1 is the axial guidance of the honing tool spindle side by rigid coupling to one with the honing spindle 310 rigidly coupled drive rod 320 and at the distal end of the spindle by a moving counter-holder 335 ensured.

Bei der Ausführungsform von 4 wird ein Gruppenwerkzeug 470 verwendet, das ebenfalls mittels einer biegesteifen Antriebsstange 420 starr mit der Honspindel 410 gekoppelt ist. Die Gegenlagerung des Honwerkzeuges 470 ist jedoch nicht durch einen am spindelfernen Ende angreifenden Gegenhalter realisiert, sondern durch „innere” Werkzeugführungseinrichtungen 436, 437, die im Inneren des Werkstücks, d. h. im Bereich zwischen Eintrittsseite und Austrittsseite, zwischen den Schneidgruppen des Gruppenhonwerkzeugs am Werkzeugkörper 474 angreifen und diesen gegen Querbelastungen abstützen und axial führen. Die Werkzeugführungseinrichtung 436, 437 sind am Maschinenbett oder am Werkstückhalter durch Schrauben oder auf andere Weise fixiert, bewegen sich also mit der Hubbewegung des Honwerkzeugs nicht mit. Solche zwischen zwei benachbarten Bohrungsabschnitten 462, 463 bzw. 463, 464 eingreifenden Werkzeugführungseinrichtungen können zusätzlich zu einem endseitigen Gegenlager vorgesehen sein, um eine Abstützung des Honwerkzeuges gegen Durchbiegung im Mittelbereich der langen Werkstückbohrung zu bieten. Wie in 4 gezeigt, können solche inneren Werkzeugführungseinrichtungen (eine oder mehrere) aber auch anstelle eines endseitig angreifenden Gegenhalters verwendet werden. In jedem Fall kann gegebenenfalls in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten Bohrungsabschnitten eine Werkzeugführungseinrichtung vorgesehen sein. Da bei dieser Ausgestaltung der Axialabstand zwischen benachbarten Lagerstellen für das Honwerkzeug gering gehalten werden kann, ist eine gegen Querkräfte besonders stabile axiale Führung und Lagerung des Honwerkzeuges möglich.In the embodiment of 4 becomes a group tool 470 used, also by means of a rigid drive rod 420 rigid with the honing spindle 410 is coupled. The counter bearing of the honing tool 470 However, it is not realized by an acting on the distal end spindle counter-holder, but by "inner" tool guiding devices 436 . 437 in the interior of the workpiece, ie in the area between inlet side and outlet side, between the cutting groups of the group honing tool on the tool body 474 attack and support this against transverse loads and lead axially. The Tool guidance device 436 . 437 are fixed on the machine bed or workpiece holder by screws or otherwise, so do not move with the lifting movement of the honing tool. Such between two adjacent bore sections 462 . 463 respectively. 463 . 464 engaging tool guide means may be provided in addition to an end abutment to provide support for the honing tool against deflection in the central region of the long workpiece bore. As in 4 However, such internal tool guiding devices (one or more) but also instead of an end-engaging counter-holder can be used. In any case, optionally, a tool guiding device may be provided in each intermediate space between adjacent bore sections. Since in this embodiment, the axial distance between adjacent bearing points for the honing tool can be kept low, against axial forces particularly stable axial guidance and storage of the honing tool is possible.

Bei der Ausführungsform in 5 wird zum Leistungshonen einer Kurbelwellenlagerbohrung ein auf Sollmaß (Fertigmaß) voreingestelltes Honwerkzeug 570 verwendet, das ohne Zwischenschaltung einer starren Antriebsstange direkt an der Honspindel 510 starr befestigt ist. Ein spindelabgewandter, zylindrischer Führungszapfen 576 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform von 1 in einem drehbaren Spannfutter eines passiv mit dem Honwerkzeug mitbewegbaren Gegenhalters 535 eingespannt, um entgegen eventuell einseitig einwirkender Abdrängkräfte bei der Honbearbeitung die Position der Werkzeugachse 575 stets an der gewünschten Sollposition der Bohrungsachse zu halten. Das Honwerkzeug 570 hat einen relativ langen konischen Schneidbereich 577 und einen spindelseitig unmittelbar daran anschließenden, im Wesentlichen zylindrischen Schneidbereich 578, dessen Außendurchmesser dem gewünschten Fertigmaß der Bohrungsabschnitte entspricht. Der Durchmesser des konischen Schneidbereichs nimmt vom spindelabgewandten Vorderende zum spindelzugewandten Ende mit einem Konuswinkel von einigen Graden kontinuierlich zu.In the embodiment in 5 For honing a crankshaft bearing bore, a honing tool preset to the specified dimension (finished dimension) is used 570 used, without the interposition of a rigid drive rod directly to the honing spindle 510 is rigidly attached. A spindle-facing, cylindrical guide pin 576 is similar to the embodiment of 1 in a rotatable chuck of a passive with the honing tool mitbewegbaren counter-holder 535 clamped in order to counteract possibly unilaterally acting Abdrängkräfte during honing the position of the tool axis 575 always to maintain the desired target position of the bore axis. The honing tool 570 has a relatively long conical cutting area 577 and a spindle side immediately adjacent thereto, substantially cylindrical cutting area 578 whose outer diameter corresponds to the desired finished dimension of the bore sections. The diameter of the conical cutting area increases continuously from the spindle-facing front end to the spindle-facing end with a cone angle of a few degrees.

Die Schneidleisten im konischen Schneidbereich und im Kalibrierbereich sind zwar vor dem Einbau in die Honmaschine manuell einstellbar, eine Zustellung während des Honbetriebes, ist jedoch nicht vorgesehen und auch nicht nötig, so dass der konstruktive Aufwand für ein Zustellsystem entfallen kann. Da das Honwerkzeug durch die starre Ankopplung an der Honspindel und die Gegenhalterung an der spindelabgewandten Seite außerhalb der Bohrung hinsichtlich seiner Axialbewegung exakt geführt ist, benötigt das Honwerkzeug keine gegebenenfalls aufweitbaren Führungsleisten zur Abstützung innerhalb der Bohrung, so dass das Honwerkzeug eine relativ einfache Konstruktion haben kann.Although the cutting edges in the conical cutting area and in the calibration area are manually adjustable before installation in the honing machine, a delivery during honing operation, but not provided and not necessary, so that the design effort for a delivery system can be omitted. Since the honing tool is exactly guided with respect to its axial movement by the rigid coupling to the honing spindle and the counter-holder on the side facing away from the spindle, the honing tool requires no optionally expandable guide rails for support within the bore, so that the honing tool can have a relatively simple construction ,

Während beim konventionellen Honen mit aufweitbaren Honwerkzeugen viele Doppelhübe in Verbindung mit einer allmählichen Aufweitung des Honwerkzeuges benötigt werden, erfordert der gesamte Abtragsvorgang bei Verwendung solcher Dornhonwerkzeuge in der Regel nur einen Doppelhub oder wenige Doppelhübe. Die axiale Hubgeschwindigkeit ist typischerweise um den Faktor 5 bis 10 geringer als bei entsprechenden Honverfahren mit aufweitbaren Honwerkzeugen. Die axialen Hubgeschwindigkeiten können bei der Leistungshonbearbeitung beispielsweise im Bereich von 12 m/min oder mehr liegen. Aufgrund der hohen Spindeldrehzahlen, die bei dieser Bearbeitungsvariante bis zu 2500 U/min oder sogar bis 3000 U/min betragen können, in Verbindung der relativ dazu geringen Hubgeschwindigkeit werden die Bohrungsabschnitte bei Durchschieben des Honwerkzeuges allmählich nacheinander auf Fertigmaß gebracht und gleichzeitig gegebenenfalls hinsichtlich ihrer Lage korrigiert, so dass nach Abschluss von ein oder zwei Doppelhüben die Istposition aller Bohrungsabschnitte mit der durch die Werkzeugachse 575 vorgegebenen Sollposition übereinstimmt und die Innenflächen der Bohrungsabschnitte die gewünschte zylindrische Form und Oberflächenstruktur haben.While in conventional honing with expandable honing tools many double strokes are required in connection with a gradual widening of the honing tool, the entire removal process using such Dornhonwerkzeuge usually requires only a double stroke or a few double strokes. The axial stroke speed is typically lower by a factor of 5 to 10 than in the case of corresponding honing methods with expandable honing tools. The axial stroke speeds may be in the range of 12 m / min or more in the power honing example. Due to the high spindle speeds, which can be up to 2500 rpm or even up to 3000 rpm in this machining variant, in conjunction with the relatively low lifting speed, the bore sections are gradually brought to finished dimensions when the honing tool is pushed through and at the same time, if necessary, with regard to their position corrected so that after completion of one or two double strokes the actual position of all bore sections with the through the tool axis 575 predetermined target position coincides and the inner surfaces of the bore sections have the desired cylindrical shape and surface structure.

Bei der Leistungshonbearbeitung in 6 wird ein Dornhonwerkzeug 670 verwendet, welche ähnlich wie die Ausführungsform von 5 einem konischen Schneidbereich 675 und einen spindelseitig daran anschließenden zylindrischen Kalibrierbereich 678 hat. Das spindelzugewandte Ende ist über eine starre Antriebsstange 620 mit der Honspindel 610 starr gekoppelt, am spindelabgewandten Ende befindet sich ein zylindrischer Führungszapfen 676, dessen Ende in das Spannfutter eines mitbewegbaren Gegenhalters 635 eingespannt wird.In the performance honing in 6 becomes a thorn honing tool 670 used, which is similar to the embodiment of 5 a conical cutting area 675 and a spindle side adjoining cylindrical Kalibrierbereich 678 Has. The spindle-facing end is via a rigid drive rod 620 with the honing spindle 610 rigidly coupled, at the end facing away from the spindle is a cylindrical guide pin 676 whose end is in the chuck of a mitbewegbaren counter-holder 635 is clamped.

Eine Besonderheit des Honwerkzeuges besteht darin, dass in Vorschubrichtung vor dem konischen Schneidbereich 677 eine mehrstufige Vorgruppe 690 angeordnet ist, die für besonders starke Abtragsleistung optimiert ist. Die Vorgruppe 690 hat einen an den Führungsschaft 676 anschließenden ersten Ring 691 erster Schneidelemente 692, wobei der wirksame Außendurchmesser des ersten Rings etwas größer als der Außendurchmesser des Führungsschaftes, aber kleiner als der Minimaldurchmesser im konischen Schneidbereich ist. Daran schließt sich ein zweiter Ring 693 zweiter Schneidelemente 694 an, dessen wirksamer Außendurchmesser größer ist als derjenige des ersten Ringes 691 und im Wesentlichen gleich dem wirksamen Durchmesser am verjüngten Ende des konischen Schneidbereichs ist. Die Schneidelemente der mehrstufigen Vorgruppe enthalten jeweils eine Vielzahl von in einer relativ harten Bindung gebundenen, harten Schneidkörnern, beispielsweise aus Diamant, wobei die Körnung deutlich größer sein kann als im konischen Schneidbereich. Die nach Art von Stirnschneidern arbeitenden Schneidelemente der Vorgruppe können beim ersten Vorschub des Honwerkzeuges einen starken, stufenweisen Abtrag im Durchmesser erzeugen, so dass die durch den konischen Schneidbereich zu erzeugende Durchmessererweiterung nur noch gering ist. Hierdurch kann bei gleichbleibender Honzeit die Qualität der endbearbeiteten Bohrung weiter verbessert werden. Einstufige Vorgruppen oder solche mit drei oder mehr Ringen unterschiedlichen Durchmessers sind ebenfalls möglich.A special feature of the honing tool is that in the feed direction in front of the conical cutting area 677 a multi-level opening act 690 is arranged, which is optimized for particularly high removal rate. The opening act 690 has one to the leadership 676 subsequent first ring 691 first cutting elements 692 wherein the effective outer diameter of the first ring is slightly larger than the outer diameter of the guide shaft but smaller than the minimum diameter in the conical cutting region. This is followed by a second ring 693 second cutting elements 694 whose effective outer diameter is greater than that of the first ring 691 and is substantially equal to the effective diameter at the tapered end of the tapered cutting area. The cutting elements of the multi-stage Supporting group each contain a variety of bound in a relatively hard bond, hard cutting grains, such as diamond, the grain size can be significantly larger than in the conical cutting area. The cutting elements of the preliminary group operating in the manner of end cutters can produce a strong, stepwise removal in diameter during the first advance of the honing tool, so that the diameter enlargement to be produced by the conical cutting region is only slight. As a result, the quality of the finished bore can be further improved with the same honing time. One-stage pre-groups or those with three or more rings of different diameters are also possible.

Bei einer nicht bildlich dargestellten Ausführungsform haben die Schneidelemente der Vorgruppe jeweils definierte Schneiden, so dass bei der Vorschubbewegung des Honwerkzeuges zunächst mit definierten Schneiden geschnitten und unmittelbar anschließend mit unbestimmten Schneiden gehont wird. Auf diese Weise kann in einer einzigen Arbeitsbewegung des Honwerkzeugs eine Bohroperation und unmittelbar anschließend eine Honoperation an der Kurbelwellenlagerbohrung durchgeführt werden. Ein derartiges Honwerkzeug mit Vorgruppe kann auch unabhängig von den sonstigen Merkmalen der Erfindung mit Vorteil genutzt werden.In a non-illustrated embodiment, the cutting elements of the preliminary group respectively defined cutting, so that initially cut with defined cutting in the advancing movement of the honing tool and immediately honed with indeterminate cutting. In this way, a drilling operation and immediately afterwards a honing operation on the crankshaft bearing bore can be performed in a single working movement of the honing tool. Such a honing tool with pre-group can also be used independently of the other features of the invention with advantage.

Anstelle des mitbewegbaren Gegenhalters 635 kann auch ein ortsfest montiertes, stabiles Gegenlager nach Art einer Honbuchse vorgesehen sein, in der der spindelabgewandte Führungszapfen des Honwerkzeuges spielfrei und axial gleitbeweglich geführt ist. Anstelle des drehbaren Spannfutters kann am Gegenhalter dieser oder einer anderen Ausführungsform auch eine konische Spitze vorgesehen sein, die in eine konkav-konische Aufnahmeöffnung einer spindelabgewandten Stirnseite des Honwerkzeuges eingreift, um das Honwerkzeug spielfrei aufzunehmen.Instead of mitbewegbaren counter-holder 635 It is also possible to provide a stationarily mounted, stable counterbearing in the manner of a honing bush, in which the spindle facing away from the guide of the honing tool is guided free of play and axially slidable. Instead of the rotatable chuck can be provided on the counter-holder of this or another embodiment, a conical tip, which engages in a concave-tapered receiving opening of a spindle facing away from the honing tool to receive the honing tool clearance.

Die 7 und 8 zeigen weitere Möglichkeiten, ein im Vergleich zu seinem Durchmesser relativ langes Honwerkzeug mit einem langen Schneidleistenbereich in einer langen Bohrung, nämlich einer Kurbelwellenbohrung, zuverlässig und gegen Querkräfte stabil zu führen. Bei der Ausführungsform von 7 ist das langgestreckte Honwerkzeug 770 über eine begrenzt biegsame Antriebsstange 720 mit der Honspindel 710 verbunden. Auf der spindelnahen und der spindelfernen Seite der Schneidleisten 778 bildet der im Wesentlichen zylindrische Werkzeugkörper zylindrische Führungsschäfte, nämlich einen spindelabgewandten Führungsschaft 776 und eine spindelnahen Führungsschaft 777, an dessen freien Ende die Kopplungsstruktur zur Ankopplung an die Antriebsstange sitzt. Der spindelferne Führungsschaft ist in einer spindelfernen, an der Ausgangsseite des Werkstücks angeordneten hinteren Führungsbuchse 731 axial beweglich geführt. Der spindelzugewandte Führungsschaft 777 ist an der Eingangsseite des Werkstücks in einer entsprechend gestalteten vorderen Führungsbuchse 732 axial gleitbeweglich geführt. Die Mittenachsen der Führungsbuchsen legen die Lage und Orientierung der Werkzeugachse und damit auch Lage und Orientierung der fertig bearbeiteten Kurbelwellenlagerbohrung fest. Ein endseitiger Gegenhalter ist hier nicht erforderlich.The 7 and 8th show further possibilities, a reliable compared to its diameter relatively long honing tool with a long cutting strip area in a long bore, namely a crankshaft bore, and to guide stable against transverse forces. In the embodiment of 7 is the elongated honing tool 770 over a limited flexible drive rod 720 with the honing spindle 710 connected. On the spindle-near and the spindle-distant side of the cutting edges 778 the substantially cylindrical tool body forms cylindrical guide shafts, namely a spindle facing away from the guide shaft 776 and a spindle-like leadership shaft 777 , at the free end of the coupling structure is mounted for coupling to the drive rod. The spindle-distal guide shaft is located in a spindle-distal, arranged on the output side of the workpiece rear guide bushing 731 guided axially movable. The spindle-facing leadership 777 is on the input side of the workpiece in a correspondingly shaped front guide bushing 732 axially slidably guided. The center axes of the guide bushes determine the position and orientation of the tool axis and thus also the position and orientation of the finished crankshaft bearing bore. An end restraint is not required here.

Bei der Ausführungsform von 8 ist das mit durchgehenden, langen Schneidleisten 878 ausgestattete Honwerkzeug 870 im Inneren des Werkstücks zwischen zwei axial benachbarten Lagerstegen mit Hilfe einer Werkzeuglagerung 890 radial unbeweglich sowie um die Werkzeugachse drehbar geführt. Die in 8A in einem Axialschnitt und in 8B in Draufsicht gezeigte „innere” Werkzeuglagerung 890 hat ein plattenförmiges Lagerelement 891, das an der Oberseite des Maschinenbetts befestigt ist. In einer zylindrischen Öffnung des Lagerelementes sitzt ein im Wesentlichen ringförmiges Führungselement 892, das mit Hilfe eines Wälzlagers gegenüber dem maschinenfesten Lagerelement 891 unbegrenzt drehbar gelagert ist. Das Führungselement 892 hat eine dem Außendurchmesser des Honwerkzeugs angepasste, axial durchgehende Führungsöffnung 893 zum Hindurchführen des Honwerkzeugs. Über den Umfang des Führungselementes sind an seiner Innenseite mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilt radiale Ausnehmungen 894 vorgesehen, deren Anzahl der Anzahl der Schneidleisten entspricht und die so dimensioniert sind, dass die Schneidleisten auch bei maximaler Aufweitung des Honwerkzeugs in die Ausnehmungen hineinpassen, ohne das Führungselement zu berühren. Am ringförmigen Führungselement 892 ist ein Mitnehmerelement 895 befestigt, das über den Innenumfang des ringförmigen Teils des Führungselementes nach innen in die ansonsten weitgehend kreisförmige Durchlassöffnung 893 hineinragt. Der nach innen ragende Abschnitt ist so dimensioniert, dass er in Umfangsrichtung im Wesentlichen spielfrei in eine am Werkzeugkörper 874 des Honwerkzeuges vorgesehene Längsnut 879 hineinpasst, die sich über die gesamte Länge des Werkzeugkörpers mittig zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Schneidleisten parallel zur Werkzeugachse erstreckt.In the embodiment of 8th is that with continuous, long cutting strips 878 equipped honing tool 870 in the interior of the workpiece between two axially adjacent bearing webs with the aid of a tool storage 890 radially immovable and rotatably guided about the tool axis. In the 8A in an axial section and in 8B shown in plan view "inner" tool storage 890 has a plate-shaped bearing element 891 , which is attached to the top of the machine bed. In a cylindrical opening of the bearing element sits a substantially annular guide element 892 , with the help of a rolling bearing against the machine-fixed bearing element 891 Is stored unlimited rotation. The guide element 892 has an outer diameter of the honing tool adapted, axially continuous guide opening 893 for passing the honing tool. Over the circumference of the guide element are on its inside a plurality of uniformly distributed over the circumference radial recesses 894 provided, the number of which corresponds to the number of cutting strips and which are dimensioned so that the cutting bars fit into the recesses even at maximum expansion of the honing tool, without touching the guide element. On the annular guide element 892 is a driver element 895 fastened, which via the inner circumference of the annular part of the guide element inwardly into the otherwise largely circular passage opening 893 protrudes. The inwardly projecting portion is dimensioned so that it is substantially free of play in the circumferential direction in a tool body 874 the honing tool provided longitudinal groove 879 fits, which extends over the entire length of the tool body centrally between two circumferentially adjacent cutting strips parallel to the tool axis.

Vor Beginn der Honbearbeitung wird das direkt starr an der Honspindel 810 befestigte Honwerkzeug 870 von der Eingangsseite in die Kurbelwellenlagerbohrung hineingeschoben und durchtritt dabei zunächst mit seinem spindelfernen Führungsschaft 876 die Führungsöffnung 893 der inneren Werkzeuglagerung 890. Die relative Drehposition von Honwerkzeug und drehbarem Führungselement 892 ist dabei so gewählt, dass der nach innen ragende Abschnitt des Mitnehmerelements 895 schon im Bereich des spindelfernen Führungsschafts in die Längsnut 879 weitgehend spielfrei eingefädelt wird. Dadurch wird für die weitere Einführung des Honwerkzeugs sichergestellt, dass die Schneidleisten 878 ohne Berührung des Führungsringes 892 durch diesen hindurchgeführt werden können. Ist das Honwerkzeug weit genug eingeführt, wird das freie Ende des Führungsschafts 876 in den Gegenhalter 835 eingespannt. Während der Honbearbeitung bewegt sich das Honwerkzeug entsprechen der axialen Hubbewegung in der Führungsöffnung 893 hin und her, während gleichzeitig durch die Drehung des Honwerkzeuges über das Mitnehmerelement 895 das ringförmige Führungselement innerhalb des Lagerelements gedreht wird. Hierdurch ist eine zuverlässige Abstützung des Honwerkzeuges innerhalb des Werkstückes sichergestellt, so dass eine Durchbiegung des langen Honwerkzeuges auch bei starken Radialkräften weitestgehend vermieden wird. Da das drehbare Führungselement 892 passiv ist, d. h. keinen eigenen Antrieb hat, sondern über die Bewegung des Honwerkzeuges mitgenommen wird, ist eine solche Lösung relativ kostengünstig und gleichzeitig sehr robust und betriebssicher.Before the honing process starts, it becomes directly rigid with the honing spindle 810 attached honing tool 870 pushed from the input side into the crankshaft bearing bore and passes first with its spindle distant guide shaft 876 the guide opening 893 the inner tool storage 890 , The relative rotational position of honing tool and rotatable guide element 892 is chosen so that the inwardly projecting portion of the driver element 895 already in the area of the spindle away Guide shank in the longitudinal groove 879 is threaded largely free of play. As a result, it is ensured for the further introduction of the honing tool that the cutting edges 878 without touching the guide ring 892 can be passed through this. Once the honing tool has been inserted far enough, the free end of the guide shaft becomes 876 in the counterholder 835 clamped. During honing, the honing tool moves in accordance with the axial stroke in the guide hole 893 back and forth while simultaneously by the rotation of the honing tool on the driver element 895 the annular guide element is rotated within the bearing element. As a result, a reliable support of the honing tool is ensured within the workpiece, so that a deflection of the long honing tool is largely avoided even with strong radial forces. Because the rotatable guide element 892 is passive, ie has no own drive, but is taken over the movement of the honing tool, such a solution is relatively inexpensive and at the same time very robust and reliable.

Eine solche, in einen Zwischenraum zwischen axial benachbarten Bohrungsabschnitten positionierbare ”innere Führung” kann auch bei anderen Ausführungsbeispielen, beispielsweise bei der in 1 gezeigten Ausführungsform realisiert sein. Es können auch zwei oder mehr innere Führungen vorgesehen sein. Auf eine endseitige Gegenlagerung kann ggf. verzichtet werden, insbesondere wenn im letzten endseitigen Lagersteg-Zwischenraum eine innere Führung angebracht ist.Such, in a space between axially adjacent bore sections positionable "inner guide" can also in other embodiments, for example in the in 1 be realized embodiment shown. It can also be provided two or more inner guides. On an end-side abutment can optionally be waived, especially if in the last end-side bearing web gap an inner guide is attached.

Die Kurbelwellenlagerbohrung ist ein typisches Beispiel einer relativ langen Bohrung, d. h. einer Bohrung mit einer im Vergleich zum Bohrungsdurchmesser relativ großen Axiallänge. „Lange Bohrungen” im Sinne dieser Anmeldung haben typischerweise ein Länge-Durchmesser-Verhältnis LDV von deutlich mehr als 2.5 oder 3, wobei LDV z. B. mehr als 4 oder mehr als 6 oder mehr als 8 betragen kann. Demgegenüber haben „kurze Bohrungen, wie beispielsweise Zylinderbohrungen in Verbrennungsmotoren, typische Länge-Durchmesser-Verhältnisse LDV von maximal 2.5. Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren sind besonders für die Bearbeitung langer Bohrungen optimiert, können jedoch grundsätzlich auch bei kurzen Bohrungen genutzt werden.The crankshaft bearing bore is a typical example of a relatively long bore, i. H. a bore with a relative to the bore diameter relatively large axial length. "Long holes" for the purposes of this application typically have a length-to-diameter ratio LDV of significantly more than 2.5 or 3, wherein LDV z. B. may be more than 4 or more than 6 or more than 8. In contrast, have "short holes, such as cylinder bores in internal combustion engines, typical length-to-diameter ratios of maximum 2.5 LDV. The devices and methods described in this application are particularly optimized for the machining of long holes, but can in principle be used even with short holes.

Figure DE102010010901B4_0002
Figure DE102010010901B4_0002

Claims (11)

Verfahren zum Feinbearbeiten einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, bei dem ausgehend von einer vorbereiteten Bohrung eine fertig bearbeitete Bohrung mit einem vorgebbaren Sollmaß, einer vorgebbaren Sollstruktur der Bohrungsinnenfläche und einer vorgebbaren Sollposition der Bohrungsachse erzeugt wird, gekennzeichnet durch mindestens eine Leistungshonoperation, bei der unter Verwendung eines Honwerkzeuges durch Honen der Bohrung bezogen auf den Durchmesser der Bohrung ein Abtrag von mindestens 0.5 mm erzeugt wird, wobei die Leistungshonoperation als achslagenkorrigierende Honoperation derart durchgeführt wird, dass durch die Leistungshonoperation eine Verlagerung der Bohrungsachse in Richtung der Sollposition erfolgt, wobei ein spindelferner Endabschnitt des Honwerkzeugs an einer der Eintrittseite der Bohrung gegenüber liegenden Austrittsseite in einem Gegenhalter drehbar gelagert wird, der bei einer axialen Hubbewegung des Honwerkzeugs mit dem Honwerkzeug mitbewegt wird.Method for fine machining a bore in a workpiece, in particular for fine machining a crankshaft bearing bore in a cylinder crankcase of an internal combustion engine, in which, starting from a prepared bore, a finished bore having a predefinable nominal dimension, a predefinable target structure of the bore inner surface and a predefinable target position of the bore axis is generated, characterized by at least one power honing operation, in which using a honing tool by honing the bore with respect to the diameter of the bore an ablation of at least 0.5 mm is produced, wherein the power honing operation is performed as a position correcting honing operation such that the power honing operation, a displacement of the bore axis toward the target position, wherein a spindle distal end portion of the honing tool rotatably mounted on an inlet side of the bore opposite exit side in a counter-holder is, which is moved with an axial stroke of the honing tool with the honing tool. Verfahren nach Anspruch 1, worin zwischen der Herstellung der vorbereiteten Bohrung und der Leistungshonoperation keine Bohroperation zwischengeschaltet ist, wobei vorzugsweise bei der Bearbeitung einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Motorblock die Leistungshonoperation unmittelbar nach dem Zusammenbau der die Kurbelwellenlagerbohrung bildenden Einzelteile des Motorblocks erfolgt.The method of claim 1, wherein no drilling operation is interposed between the preparation of the prepared bore and the power honing operation, wherein preferably during machining of a crankshaft bearing bore in an engine block, the power honing operation occurs immediately after assembling the crankshaft bearing bore forming parts of the engine block. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin während der Leistungshonoperation mindestens phasenweise Material mit einem spezifischen Zeitspanvolumen von mehr als 13 mm3/s, insbesondere von mehr als 20 mm3/s durch Zerspanung abgetragen wird.Method according to claim 1 or 2, wherein at least phase-wise material with a specific removal rate of more than 13 mm 3 / s, in particular more than 20 mm 3 / s, is removed by machining during the power honing operation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Honwerkzeug während der Leistungshonbearbeitung mindestens phasenweise mit einer Drehzahl von mehr als 400 U/min gedreht wird, wobei die Drehzahl vorzugsweise mindestens phasenweise mehr als 1000 U/min, insbesondere mehr als 1500 U/min beträgt, und/oder worin das Honwerkzeug während der Leistungshonbearbeitung mindestens phasenweise mit einer maximalen Hubgeschwindigkeit von mehr als 12 m/min bewegt wird, wobei die maximale Hubgeschwindigkeit vorzugsweise mindestens phasenweise mehr als 20 m/min, insbesondere zwischen 30 m/min und 40 m/min beträgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the honing tool is rotated during the power honing at least in phases at a speed of more than 400 U / min, wherein the speed is preferably at least in phases more than 1000 U / min, in particular more than 1500 U / min, and / or wherein the honing tool during the power honing is moved at least in phases with a maximum lifting speed of more than 12 m / min, the maximum lifting speed preferably at least in phases more than 20 m / min, in particular between 30 m / min and 40 m / min is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Werkstück in einer Werkstückposition fixiert wird und das Honwerkzeug koaxial zur Sollposition der Bohrungsachse in die Bohrung eingeführt und innerhalb der Bohrung bewegt wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the workpiece is fixed in a workpiece position and the honing tool is inserted into the bore coaxial with the target position of the bore axis and moved within the bore. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Honwerkzeug mit einer spindelseitigen Kupplungsstruktur starr an eine Honspindel oder an eine starr mit der Honspindel gekoppelte Antriebsstange angekoppelt und an mindestens einer mit axialem Abstand von der Kupplungsstruktur angeordneten Lagerstelle geführt wird, wobei zwischen der Kupplungsstruktur und der Lagerstelle mindestens eine Schneidgruppe des Honwerkzeugs angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the honing tool with a spindle-side coupling structure rigidly coupled to a honing spindle or to a rigidly coupled to the honing spindle drive rod and is guided on at least one axially spaced from the coupling structure bearing point, wherein between the coupling structure and the bearing point at least one cutting group of the honing tool is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Bohrung mehrere Bohrungsabschnitte hat, die miteinander fluchtend und in gegenseitigem Abstand zueinander in Reihe angeordnet sind, wobei das Honwerkzeug an mindestens einer Position zwischen zwei benachbarten Bohrungsabschnitten geführt und gegen Radialkräfte abstützt wird.A method as claimed in any one of the preceding claims, wherein the bore has a plurality of bore portions aligned in alignment with each other in series with each other, the honing tool being guided at at least one position between two adjacent bore portions and supported against radial forces. Vorrichtung zum Feinbearbeiten einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Feinbearbeiten einer Kurbelwellenlagerbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit mindestens einer durch einen Spindelantrieb antreibbaren Honspindel (110), an die ein Honwerkzeug (170) angekoppelt oder ankoppelbar ist, und einer Lagereinrichtung zur Führung einer Hubbewegung des Honwerkzeuges, wobei das Honwerkzeug direkt oder unter Zwischenschaltung einer starren Antriebsstange starr an die Honspindel angekoppelt oder ankoppelbar ist und die Lagereinrichtung (135) dafür eingerichtet ist, an einer mit axialem Abstand von einer spindelseitigen Kupplungsstruktur (172) des Honwerkzeuges angeordneten Lagerstelle derart an dem Honwerkzeug anzugreifen, dass zwischen der Kupplungsstruktur und der Lagerstelle mindestens eine Schneidgruppe (178) des Honwerkzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstückhalterung (140) für das Werkstück vorgesehen ist und die Lagereinrichtung an einer der Honspindel (110) abgewandten Seite der Werkstückhalterung ein Gegenlager (135) zur drehbaren Lagerung des Honwerkzeugs (170) aufweist, wobei das Gegenlager bei der Hubbewegung des Honwerkzeugs mit dem Honwerkzeug mitbewegbar ist.Device for fine machining a bore in a workpiece, in particular for fine machining a crankshaft bearing bore in a cylinder crankcase of an internal combustion engine, according to the method according to one of the preceding claims, with at least one honing spindle drivable by a spindle drive (US Pat. 110 ) to which a honing tool ( 170 ) is coupled or can be coupled, and a bearing device for guiding a lifting movement of the honing tool, wherein the honing tool is coupled directly or with the interposition of a rigid drive rod rigidly to the honing spindle or coupled and the bearing device ( 135 ) is arranged at an axial distance from a spindle-side coupling structure ( 172 ) arranged bearing of the honing tool on the honing tool such that between the coupling structure and the bearing at least one cutting group ( 178 ) of the honing tool, characterized in that a workpiece holder ( 140 ) is provided for the workpiece and the bearing means on one of the honing spindle ( 110 ) facing away from the workpiece holder an abutment ( 135 ) for rotatably supporting the honing tool ( 170 ), wherein the abutment is mitbewegbar in the lifting movement of the honing tool with the honing tool. Vorrichtung nach Anspruch 8, worin die Vorrichtung dafür eingerichtet ist, ein Werkstück zu bearbeiten, bei dem die Bohrung mehrere Bohrungsabschnitte (462, 463, 464) hat, die miteinander fluchtend und in gegenseitigem Abstand zueinander in Reihe angeordnet sind, wobei mindestens eine Werkzeuglagerung (426, 437, 890) zum Einführen in einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Bohrungsabschnitten vorgesehen ist,Apparatus according to claim 8, wherein the apparatus is adapted to machine a workpiece, wherein the bore has a plurality of bore portions ( 462 . 463 . 464 ), which are arranged in alignment with each other in line and in mutual distance in series, wherein at least one tool storage ( 426 . 437 . 890 ) is provided for insertion into a space between two adjacent bore sections, Vorrichtung nach Anspruch 9, worin die Werkzeuglagerung (890) ein maschinenfest festlegbares Lagerelement (891) und ein gegenüber dem Lagerelement frei drehbares, an oder in dem Lagerelement drehbar gelagertes Führungselement (892) mit einer Führungsöffnung (893) zum Hindurchführen des Honwerkzeugs aufweist, wobei das drehbare Führungselement vorzugsweise mindestens ein Mitnehmerelement (895) aufweist, das zum Eingriff in eine am Werkzeugkörper des Honwerkzeugs vorgesehene Ausnehmung vorgesehen ist. Apparatus according to claim 9, wherein the tool storage ( 890 ) a machine-fixed fixable bearing element ( 891 ) and with respect to the bearing element freely rotatable, on or in the bearing element rotatably mounted guide element ( 892 ) with a guide opening ( 893 ) for passing the honing tool, wherein the rotatable guide element preferably at least one entrainment element ( 895 ), which is provided for engagement in a recess provided on the tool body of the honing tool. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin das Honwerkzeug mehrere um einen Werkzeugkörper verteilte Schneidleisten (178) aufweist und eine Länge der Schneidleisten mehr als das Dreifache, insbesondere mehr als das Vierfache des wirksamen Durchmessers des Honwerkzeugs beträgt.Device according to one of claims 8 to 10, wherein the honing tool has a plurality of cutting strips (16) distributed around a tool body ( 178 ) and a length of the cutting bars is more than three times, in particular more than four times the effective diameter of the honing tool.
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