DE102010032453B4

DE102010032453B4 - Honing tool and method for equidistant smoothing a cylinder bore

Info

Publication number: DE102010032453B4
Application number: DE201010032453
Authority: DE
Inventors: Gerhard Flores; Andreas Wagner; Erwin BAUMGARTNER
Original assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: DE102010032453A1

Abstract

Honwerkzeug mit einem Werkzeugkörper (20) und mit mehreren über den Umfang verteilt angeordneten Honleisten, wobei mindestens eine Honleiste mehrere Segmente (9) und eine Trägerleiste (13) umfasst, und dass die Segmente (9) pendelnd an der Trägerleiste (13) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (9) in Zustellrichtung relativ zu der Trägerleiste (13) verschiebbar sind.Honing tool with a tool body (20) and with several honing stones distributed over the circumference, at least one honing stone comprising several segments (9) and a carrier stone (13), and that the segments (9) are held in a pendulum manner on the carrier stone (13) , characterized in that the segments (9) are displaceable in the feed direction relative to the carrier strip (13).

Description

Die Erfindung betrifft ein Honwerkzeug mit den Merkmalen gemäß Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum äquidistanten Glätten einer Zylinderbohrung.The invention relates to a honing tool with the features according to the preamble of claim 1 and a method for equidistant smoothing a cylinder bore.

Zylinderbohrungen von Brennkraftmaschinen werden in einem aufwendigen und mehrstufigen Verfahren so bearbeitet, dass sie hinsichtlich Geometrie, Lage und Oberflächenbeschaffenheit den an sie gestellten Anforderungen genügen.Cylinder bores of internal combustion engines are processed in a complex and multi-stage process so that they meet the requirements placed on them in terms of geometry, position and surface finish.

Um die Brennkraftmaschinen hinsichtlich Leistung, Emissionsverhalten, Ölverbrauch und Kraftstoffverbrauch zu optimieren, werden seit einiger Zeit die Zylinderbohrung so bearbeitet, dass die Zylinderbohrung bei Umgebungstemperatur und ohne Zylinderkopf gezielt eine vom geometrisch idealen Zylinder abweichende Form annimmt. Diese Form ist so vorgegeben, dass die Zylinderbohrung mit aufgesetztem Zylinderkopf, bei Erreichen der Betriebstemperatur und Drehzahl, also bei einem bestimmten Betriebspunkt, eine ideale zylindrische Form annimmt.In order to optimize the internal combustion engines in terms of performance, emissions, oil consumption and fuel consumption, the cylinder bore has been processed for some time, that the cylinder bore at ambient temperature and without cylinder head specifically assumes a different shape from the geometrically ideal cylinder. This shape is predetermined so that the cylinder bore with attached cylinder head, upon reaching the operating temperature and speed, ie at a certain operating point, assumes an ideal cylindrical shape.

Diese fertigungstechnische Vorwegnahme von durch den Betriebspunkt bedingten Zylinderverzügen erfolgt durch das sogenannte Formhonen. Durch das Formhonen können gezielte Abweichungen von der geometrisch idealen Form eines Zylinders an der Zylinderbohrung eingearbeitet werden. Diese Abweichungen können bis zu etwa 0,1 mm in radialer Richtung betragen.This manufacturing anticipation of caused by the operating point cylinder distortions is done by the so-called Formhonen. By honing the mold, targeted deviations from the geometrically ideal shape of a cylinder can be incorporated at the cylinder bore. These deviations can be up to about 0.1 mm in the radial direction.

Durch das Formhonen wird die gewünschte Funktionsoberfläche beziehungsweise das Rauheitsprofil der Zylinderbohrung nicht erreicht. Daher muss die Zylinderbohrung nach dem Formhonen noch durch einen weiteren Honvorgang, das sogenannte Glätten, bearbeitet werden. Erst nach dem Glätten sind die Partner des tribologischen Systems, bestehend aus Zylinderbohrung, Kolben und Schmierstoff, optimal aufeinander abgestimmt.Form honing does not achieve the desired functional surface or roughness profile of the cylinder bore. Therefore, the cylinder bore after shaping must still be processed by a further honing process, the so-called smoothing. Only after smoothing are the partners of the tribological system, consisting of cylinder bore, piston and lubricant, optimally coordinated with each other.

Bei diesem Glättvorgang soll selbstverständlich die zuvor mit Hilfe des Formhonens hergestellte Geometrie der Zylinderbohrung nicht verändert werden.In this smoothing process, of course, the geometry of the cylinder bore previously made using the Formhonens should not be changed.

Es sind aus dem Stand der Technik verschiedene Honwerkzeuge bekannt, welche ein Glätten der zu bearbeitenden Zylinderbohrung, ohne Änderungen der Geometrie der Bohrung erreichen sollen.There are known from the prior art, various honing tools, which should achieve a smoothing of the cylinder bore to be machined, without changing the geometry of the bore.

Beispielhaft sei hierfür die US 1 484353 A genannt, welche ein Honwerkzeug beschreibt, das am Umfang fünf Honleisten aufweist. Diese Honleisten sind im Werkzeugkörper aufgenommen und werden durch mehrere Druckfedern radial nach außen, das heißt gegen die Zylinderbohrung gedrückt.Exemplary for this is the US 1 484 353 A called, which describes a honing tool having five honing stones on the circumference. These honing stones are received in the tool body and are pressed by a plurality of compression springs radially outwards, that is against the cylinder bore.

Während der Bearbeitung, wenn sich also das Werkzeug bereits in der Bohrung befindet, werden die Honleisten mit den dargestellten Druckfedern gegen die Bohrungswand angelegt und können somit die Zylinderbohrung glätten.During machining, so if the tool is already in the hole, the honing stones are applied with the illustrated compression springs against the bore wall and can thus smooth the cylinder bore.

Nachteilig an diesem Honwerkzeug ist, dass auf eine laterale Formänderung der Zylinderbohrung, das heißt eine Abweichung der Mantellinie der Zylinderbohrung von einer idealen Geraden, kein Einfluss genommen werden kann. In anderen Worten:
Laterale Formänderungen, die zuvor gezielt durch das Formhonen eingebracht wurden, werden durch das Glätten mit einem aus der US 1,484,353 bekannten Honwerkzeug egalisiert. Außerdem werden die Vertiefungen in der Zylinderbohrung von den Honleisten nicht erreicht. Daher findet in diesen Bereichen eine Glättung der Oberfläche der Zylinderbohrung nicht statt.A disadvantage of this honing tool is that on a lateral shape change of the cylinder bore, that is, a deviation of the generatrix of the cylinder bore of an ideal straight line, no influence can be taken. In other words:
Lateral shape changes, which were previously deliberately introduced by the shaping honing, are made by smoothing with one of the US 1,484,353 equalized known honing tool. In addition, the recesses in the cylinder bore are not reached by the honing stones. Therefore, in these areas, a smoothing of the surface of the cylinder bore does not take place.

Aus der EP 1 790 435 A1 ist ein Honwerkzeug bekannt, bei dem die Honsteine über Piezoaktoren gezielt zugestellt werden können. Diese Lösung ist sehr teuer und erfordert eine aufwendige Steuerung des Honwerkzeugs während der Bearbeitung.From the EP 1 790 435 A1 is known a honing tool, in which the honing stones can be selectively delivered via piezoelectric actuators. This solution is very expensive and requires a complex control of the honing tool during processing.

Aus der JP 2010069579 A ist ein Honwerkzeug mit einer segmentierten Honleiste bekannt. Die beiden Segmente der Honleiste sind drehbar in einer Trägerleiste aufgenommen, die wiederum pendelnd in dem Honwerkzeug gelagert ist. Die Segmente der Honleisten können einer von der idealen Kreiszylinderform abweichenden Oberflächenkontur der zu bearbeitenden Bohrung folgen.From the JP 2010069579 A is a honing tool with a segmented honing stone known. The two segments of the honing stone are rotatably received in a support bar, which in turn is mounted oscillating in the honing tool. The segments of the honing stones can follow a surface contour of the bore to be machined deviating from the ideal circular cylindrical shape.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Honwerkzeug bereitzustellen, welches zum Glätten bereits gehonter Zylinderbohrungen einsetzbar ist, ohne die Geometrie der Zylinderbohrungen zu verändern. Wichtig ist außerdem, dass das erfindungsgemäße Honwerkzeug auf der gesamten Oberfläche der Zylinderbohrung eine gleichmäßige Oberflächengüte herstellt.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved honing tool, which is used for smoothing already honed cylinder bores without changing the geometry of the cylinder bores. It is also important that the honing tool according to the invention produces a uniform surface quality over the entire surface of the cylinder bore.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Honwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a honing tool with the features of claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Verschiebbarkeit der Segmente relativ zu der Trägerleiste schmiegt sich jedes Segment einzeln und damit bestmöglich an die Zylinderbohrung an. In Folge dessen wird die gesamte Mantelfläche der Zylinderbohrung gleichmäßig geglättet, ohne die Form der Zylinderbohrung zu verändern, so dass nach dem Bearbeiten der Zylinderbohrung mit dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug die gesamte Oberfläche der Zylinderbohrung mit gleichen Oberflächeneigenschaften versehen ist.Due to the displaceability of the segments according to the invention relative to the carrier strip, each segment nestles individually and thus best possible to the cylinder bore. As a result, the entire surface of the cylinder bore is uniformly smoothed without changing the shape of the cylinder bore, so that after machining the cylinder bore with the honing tool according to the invention, the entire surface of the cylinder bore is provided with the same surface properties.

Dadurch ist es möglich, dass ein Segment einer Trägerleiste, das gerade eine Einschnürung der Zylinderbohrung glättet entsprechend radial nach innen ausweichen kann, so dass der Anpressdruck zwischen dem Segment und der Einschnürung der Zylinderbohrung nahezu konstant bleibt. This makes it possible that a segment of a carrier strip, which just smooths a constriction of the cylinder bore can correspondingly dodge radially inward, so that the contact pressure between the segment and the constriction of the cylinder bore remains almost constant.

Durch die Segmentierung der erfindungsgemäßen Honleisten wird außerdem erreicht, dass die durch das vorangegangene Formhonen hergestellten Einschnürungen und Ausprägungen der Zylinderbohrung nicht egalisiert werden, so dass die Geometrie der Zylinderbohrung nicht oder nur in sehr geringem Maß verändert wird.By segmenting the honing stones according to the invention is also achieved that the constrictions and characteristics of the cylinder bore produced by the previous Formhonen are not equalized, so that the geometry of the cylinder bore is not or only to a very limited extent.

Das erfindungsgemäße Honwerkzeug hat den Vorteil, dass es mit Ausnahme der erfindungsgemäßen Honleisten auf wesentliche Komponenten an sich bekannter Honwerkzeuge zurückgreifen kann. Außerdem ist es ein „passives” Werkzeug, das lediglich über eine Zustellvorrichtung steuerbar ist. Somit ist es möglich, das erfindungsgemäße Honwerkzeug bei herkömmlichen Honmaschinen einzusetzen, ohne dass an der Honmaschine bzw. der Steuerung des Bearbeitungsprozesses größere Änderungen erforderlich wären. Das erfindungsgemäße Honwerkzeug ist somit sehr kostengünstig.The honing tool according to the invention has the advantage that, with the exception of the honing stones according to the invention, it can resort to essential components of known honing tools. In addition, it is a "passive" tool that can only be controlled via a delivery device. Thus, it is possible to use the honing tool according to the invention in conventional honing machines, without major changes would be required to the honing machine or the control of the machining process. The honing tool according to the invention is thus very inexpensive.

Weil die Anpresskraft der Segmente überall und unabhängig von der Geometrie der Zylinderbohrung konstant ist, wird auch überall an der Zylinderbohrung die gleiche Oberflächencharakteristik erzielt.Because the contact pressure of the segments is constant everywhere and regardless of the geometry of the cylinder bore, the same surface characteristics are achieved everywhere on the cylinder bore.

Um eine vorhersehbare und nahezu konstante Anpresskraft zwischen der Trägerleiste und der zu bearbeitenden Zylinderbohrung sicherstellen zu können, sind zwischen der Trägerleiste und jedem Segment mindestens eine, bevorzugt jedoch zwei Druckfedern angeordnet.In order to ensure a predictable and almost constant contact force between the carrier strip and the cylinder bore to be machined, at least one, but preferably two compression springs are arranged between the carrier strip and each segment.

Um das Pendeln der Segmente um eine Drehachse, senkrecht zur Längsrichtung der Trägerleiste sicherstellen zu können und gleichzeitig zu gewährleisten, dass die Segmente sich während der Bearbeitung nicht relativ zu der Trägerleiste in axialer Richtung verschieben können, ist vorgesehen, dass jedes Segment einen Lagerbolzen aufweist und dass der Lagerbolzen in Zustellrichtung verschiebbar in einem Langloch der Trägerleiste aufgenommen ist.In order to ensure the oscillation of the segments about an axis of rotation, perpendicular to the longitudinal direction of the carrier strip and at the same time to ensure that the segments can not move relative to the carrier strip in the axial direction during processing, it is provided that each segment has a bearing pin and that the bearing pin is slidably received in the feed direction in a slot of the carrier strip.

Damit während der Bearbeitung die Drehbewegung des Werkzeugkörpers über die Trägerleisten auf die Segmente der Honleisten übertragen werden können, sind die Trägerleisten U-förmig ausgebildet und nehmen die Segmente der Honleisten zwischen zwei Schenkeln einer U-förmigen Ausnehmung auf. Diese beiden Schenkel der U-förmigen Ausnehmung übertragen Drehmomente und Drehbewegungen von der Trägerleiste formschlüssig auf die Segmente. Dabei ist die Drehrichtung mit der der Werkzeugkörper bzw. das Honwerkzeug angetrieben wird, unerheblich.So that during the processing, the rotational movement of the tool body can be transmitted via the carrier strips on the segments of the honing stones, the carrier bars are U-shaped and take the segments of the honing stones between two legs of a U-shaped recess. These two legs of the U-shaped recess transmit torques and rotational movements of the carrier strip form-fitting manner to the segments. The direction of rotation with which the tool body or the honing tool is driven, irrelevant.

Die Aufnahme der Segmente in der U-förmigen Ausnehmung erlaubt auch, dass die Segmente um eine Drehachse, die parallel zur Längsachse der Trägerleisten verläuft, relativ zur Trägerleiste pendeln. Somit können sie sich an Umfangswelligkeiten der Zylinderbohrung optimal anlegen.The inclusion of the segments in the U-shaped recess also allows the segments to oscillate about an axis of rotation which is parallel to the longitudinal axis of the carrier bars relative to the carrier bar. Thus, they can optimally invest in circumferential corrugations of the cylinder bore.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Federweg der Segmente relativ zu der Trägerleiste durch einen mit der Trägerleiste verbundenen Rahmen in Zustellrichtung begrenzt wird. Dadurch ist sichergestellt, dass die Segmente nicht durch die auf sie wirkende Federkraft aus der Trägerleiste hinausgedrückt werden und somit die Segmente stets in der Trägerleiste verbleiben.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that a spring travel of the segments is limited relative to the carrier strip by a frame connected to the carrier strip in the feed direction. This ensures that the segments are not pushed out of the carrier strip by the spring force acting on them and thus the segments always remain in the carrier strip.

Über die Länge der Langlöcher in den Trägerleisten kann der Federweg der Segmente relativ zu der Trägerleiste konstruktiv eingestellt werden. In aller Regel ist ein Federweg von 3 mm bis 5 mm ausreichend. Es ist in aller Regel ausreichend, wenn der Federweg etwas größer ist als die Dicke des auf den Segmenten vorhandenen Schleifstoffbelags.Over the length of the elongated holes in the carrier strips, the travel of the segments relative to the carrier strip can be set constructively. As a rule, a travel of 3 mm to 5 mm is sufficient. It is usually sufficient if the travel is slightly greater than the thickness of existing on the segments abrasive coating.

Damit, unabhängig vom Verschleiß der Segmente bzw. des auf den Segmenten angeordneten Schneidstoffs, die Anpresskraft nahezu konstant ist, ist die Federrate der Federn bzw. die Vorspannung und/oder die Vorspannung der Federn so ausgewählt, dass bei einem Ein- oder Ausfedern der Segmente um einen Betrag von 0,1 mm sich die zwischen von den Federn auf das Segment ausgeübte Federkraft um weniger als 5%, bevorzugt weniger als 2% und besonders bevorzugt um weniger als 1% ändert. Dadurch ist gewährleistet, dass unabhängig davon, ob ein Segment über eine Einschnürung oder eine Ausprägung der Zylinderbohrung gleitet, die Anpresskraft und damit auch das abtragverhalten der Segmente nahezu konstant ist. Infolgedessen wird auch die Oberfläche der Zylinderbohrung überall gleichmäßig ausgebildet.Thus, regardless of the wear of the segments or arranged on the segments cutting material, the contact pressure is almost constant, the spring rate of the springs or the bias and / or the bias of the springs is selected so that at a compression or rebound of the segments by an amount of 0.1 mm, the spring force exerted between the springs on the segment changes by less than 5%, preferably less than 2% and most preferably less than 1%. This ensures that, regardless of whether a segment slides over a constriction or an expression of the cylinder bore, the contact pressure and thus the Abtragverhalten the segments is almost constant. As a result, the surface of the cylinder bore is formed uniform everywhere.

Es hat sich als vorteilhaft, aber auch ausreichend erwiesen, wenn eine Länge der Segmente kleiner ist als 0,5 mal die Wellenlänge der in Axialrichtung der Zylinderbohrung auftretenden Welligkeiten. Andererseits ist es ausreichend und aus Kostengründen vorteilhaft, wenn die Länge der Segmente größer als 10% der Honleistenlänge ist.It has proved to be advantageous, but also sufficient if a length of the segments is less than 0.5 times the wavelength of the ripples occurring in the axial direction of the cylinder bore. On the other hand, it is sufficient and advantageous for cost reasons, if the length of the segments is greater than 10% of the honing stone length.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Breite der Segmente auf die Wellenlänge der in Umfangsrichtung der Bohrung auftretenden Welligkeiten abgestimmt ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Breite der Segmente kleiner ist als 0,5 mal die Wellenlänge der in Umfangsrichtung der Bohrung auftretenden Welligkeiten.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that a width of the segments to the wavelength of in the circumferential direction of the bore occurring ripples is tuned. It is particularly preferred if the width of the segments is smaller than 0.5 times the wavelength of the ripples occurring in the circumferential direction of the bore.

Die zuvor beanspruchten Längen und Breiten der Segmente relativ zu den in der Bohrung auftretenden Welligkeiten sind so gewählt, dass ein optimales Ergebnis beim Glättvorgang erzielt wird und gleichzeitig die durch das vorangegangene Formhonen hergestellte Geometrie der Zylinderbohrung nur minimal beeinflusst wird.The previously claimed lengths and widths of the segments relative to the ripples occurring in the bore are selected so that an optimum result is achieved in the smoothing process and at the same time the geometry of the cylinder bore produced by the previous shaping is only minimally affected.

Das erfindungsgemäße Honwerkzeug weist eine Zustelleinrichtung in radialer Richtung auf, die bevorzugt elektromechanisch über eine Zustellstange betätigt wird.The honing tool according to the invention has a delivery device in the radial direction, which is preferably actuated electromechanically via a feed rod.

Des Weiteren ist es möglich, dass das erfindungsgemäße Honwerkzeug zwei Sätze von Honleisten aufweist, und dass nur einer oder beide Sätze von Honleisten segmentierte Honleisten aufweist. Selbstverständlich ist es bevorzugt, dass beide Sätze von Honleisten separat zustellbar sind.Furthermore, it is possible that the honing tool according to the invention has two sets of honing stones, and that only one or both sets of honing stones have segmented honing stones. Of course, it is preferred that both sets of honing stones are deliverable separately.

Das erfindungsgemäße Honwerkzeug kann selbstverständlich auch zur Bearbeitung von Sacklochbohrungen eingesetzt werden.Of course, the honing tool according to the invention can also be used for machining blind bores.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zum äquidistanten Glätten einer Zylinderbohrung mit einem erfindungsgemäßen Honwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Honwerkzeug in die zu glättende Zylinderbohrung eingefahren wird, die segmentierten Honleisten soweit zugestellt werden, bis die Segmente an der Trägerleiste direkt oder mittelbar anliegen, danach die Zustellung der Honleisten um einen definierten Zustellweg zurückgenommen wird und anschließend die Zylinderbohrung geglättet wird.The problem underlying the invention is also achieved by a method for equidistant smoothing a cylinder bore with a honing tool according to any one of the preceding claims, wherein the honing tool is retracted into the cylinder bore to be smoothed, the segmented honing stones are delivered so far until the segments on the carrier strip lie directly or indirectly, then the delivery of the honing stones is withdrawn by a defined feed path and then the cylinder bore is smoothed.

Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren ist gewährleistet, dass der abrasive Verschleiß des auf den Segmenten vorhandenen Schneidstoffs bei jedem Glättvorgang berücksichtigt wird und der Glättvorgang unabhängig vom Verschleiß der Segmente durchgeführt werden kann. Dadurch wird eine hohe Konstanz und Robustheit des erfindungsgemäßen Glättvorgangs erreicht.This method according to the invention ensures that the abrasive wear of the cutting material present on the segments is taken into account in each smoothing process and the smoothing process can be carried out independently of the wear of the segments. As a result, a high constancy and robustness of the smoothing process according to the invention is achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass das Anliegen der Segmente an der Trägerleiste durch eine Kraftmessung der Zustellkraft steuerungstechnisch einfach erkannt werden kann. So lange nämlich die Anpresskraft zwischen den Segmenten und der Zylinderbohrung durch die Federn auf die Trägerleiste übertragen werden, nimmt die Anpresskraft linear mit zunehmender Zustellung zu. Sobald die Segmente direkt an der Trägerleiste anliegen, steigt die Zustellkraft nahezu sprunghaft an. Dadurch kann das Anliegen der Segmente an der Trägerleiste erkannt werden. Anschließend wird dann die Zustellung der Honleisten etwas zurückgenommen, so dass die Segmente pendelnd in der Trägerleiste gehalten sind und über die Anpresskraft von den Segmenten über die Federn auf die Trägerleiste übertragen werden. Dadurch ist die Anpresskraft bekannt und auch bei Abweichungen der zu glättenden Zylinderbohrung von der idealen Zylinderform nahezu konstant.The inventive method has the further advantage that the concerns of the segments on the carrier strip by a force measurement of the delivery force control technology can be easily detected. As long as the contact force between the segments and the cylinder bore are transmitted by the springs on the support bar, the contact pressure increases linearly with increasing delivery. As soon as the segments lie directly against the carrier strip, the delivery force increases almost abruptly. As a result, the concerns of the segments can be detected on the support bar. Subsequently, the delivery of the honing stones is then slightly withdrawn, so that the segments are held in a swinging manner in the carrier strip and are transmitted via the contact pressure of the segments via the springs on the carrier strip. As a result, the contact pressure is known and even with deviations of the smoothing cylinder bore of the ideal cylindrical shape almost constant.

Es hat sich in vielen Anwendungen als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zustellung der Honleisten um etwa den halben Federweg der Segmente relativ zu der Trägerleiste zurückgenommen wird. Alternativ ist es auch möglich, dass die Zustellung der Honleisten so weit zurückgenommen wird, bis die Segmente mit einer vorgegebenen Anpresskraft gegen die Zylinderbohrung gepresst werden.It has proven to be advantageous in many applications when the delivery of the honing stones is withdrawn by about half the travel of the segments relative to the carrier strip. Alternatively, it is also possible that the delivery of the honing stones is withdrawn so far until the segments are pressed against the cylinder bore with a predetermined contact force.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following drawings, the description and the claims removable.

Zeichnungdrawing

Es zeigen:Show it:

1 bis 6 verschiedene Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs mit segmentierten Honleisten. 1 to 6 different views of a first embodiment of a honing tool according to the invention with segmented honing stones.

7 ein Kraft-Weg-Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 7 a force-displacement diagram for explaining the method according to the invention.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In allen Figuren werden durchgängig die gleichen Bezugszeichen für die gleichen Bauteile verwendet und es gilt das bezüglich der anderen Figuren Gesagte entsprechend.In all figures, the same reference numerals for the same components are consistently used and it applies the same with respect to the other figures.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs 1 in einer Isometrie dargestellt. Das Honwerkzeug 1 umfasst einen Werkzeugkörper 3, in den sechs erfindungsgemäße segmentierte Honleisten 5 eingesetzt sind.In 1 is an embodiment of a honing tool according to the invention 1 shown in an isometry. The honing tool 1 includes a tool body 3 , in the six segmented honing stones according to the invention 5 are used.

Über eine Zustellstange 7 können die Honleisten 5 in radialer Richtung gegen die in 1 nicht dargestellte zu bearbeitende Zylinderbohrung zugestellt werden.About a delivery rod 7 can the honing stones 5 in the radial direction against the in 1 not shown to be machined cylinder bore.

Die Honleisten 5 umfassen mehrere Segmente 9, die über einen Rahmen 11 in einer Trägerleiste 13, von der in 1 nur die unteren Enden zu sehen sind, gehalten werden. Die Trägerleisten 13 werden von ringförmigen Spiralfedern 15 in Anlage an der Zustellstange 7 bzw. der an der Zustellstange 7 angeordneten und in 1 nicht sichtbare Zustellkonussen gehalten.The honking stones 5 comprise several segments 9 that have a frame 11 in a carrier strip 13 from the in 1 only the lower ends can be seen to be held. The carrier bars 13 are made of annular coil springs 15 in contact with the feed rod 7 or at the Zustellstange 7 arranged and in 1 not visible delivery concessions held.

In 2 ist eine Seitenansicht des Honwerkzeugs 1 dargestellt.In 2 is a side view of the honing tool 1 shown.

In 3 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A aus 2 dargestellt.In 3 is a section taken along the line AA 2 shown.

Die Zustellstange 7 weist im Inneren des Werkzeugkörpers 3 zwei Konusse 17 auf, die mit entsprechenden Zustellschrägen 19 der Trägerleisten 13 eine radiale Zustellung der Honleisten 5 bewirken, wenn die Zustellstange 7 zum Beispiel durch eine nicht dargestellte elektromechanische Zustellung der Honmaschine in axialer Richtung relativ zum Werkzeugkörper 3 verschoben wird.The delivery bar 7 points inside the tool body 3 two cones 17 on, which with corresponding Zustigungsschrägen 19 the carrier bars 13 a radial delivery of the honing stones 5 cause, if the Zustellstange 7 For example, by an unillustrated electromechanical feed of the honing machine in the axial direction relative to the tool body 3 is moved.

In 3 ist gut zu sehen, dass in den Trägerleisten 13 mehrere zylindrische Bohrungen 21 ausgearbeitet sind, in denen Spiralfedern 23 angeordnet sind. Jeweils zwei Spiralfedern 23 stützen sich einenends gegen den Grund der Bohrung 21 und anderenends gegen die Unterseite eines Segments 9 ab.In 3 is good to see that in the carrier bars 13 several cylindrical holes 21 are elaborated in which spiral springs 23 are arranged. Two spiral springs each 23 support themselves at one end against the bottom of the hole 21 and at the other end against the bottom of a segment 9 from.

In 3 sind die Spiralfedern 23 nicht voll ausgezeichnet, um die Übersichtlichkeit der Zeichnung/der Darstellung zu verbessern. Exemplarisch sind nur zwei Spiralfedern 23 auf der rechten Seite der 3 dargestellt.In 3 are the spiral springs 23 not fully honed to improve the clarity of the drawing / presentation. Exemplary are only two coil springs 23 on the right side of the 3 shown.

An dem radial nach außen angeordneten Bereich der Segmente ist der Schneidstoff 25 aufgebracht. Senkrecht zur Zeichenebene in 3 sind Lagerbolzen 27 in den Segmenten 9 angeordnet. Diese Lagerbolzen 27 wirken mit in 3 nicht dargestellten Nuten in den Trägerleisten 13 so zusammen, dass sich die Segmente 9 in axialer Richtung nicht relativ zu den Trägerleisten 13 verschieben können. Gleichzeitig können die Segmente 9 eine pendelnde Ausgleichsbewegung ausführen, deren Drehachse mit der Längsachse des Lagerbolzens 27 zusammenfällt. Dadurch ist es möglich, dass die Segmente 9 Welligkeiten der Mantellinie einer zu bearbeitenden Zylinderbohrung (nicht dargestellt) ausgleichen und der Schneidstoff 25 über die gesamte Länge der zu bearbeitenden Zylinderbohrung mit gleicher Anpresskraft gegen die Zylinderbohrung gedrückt wird. Dadurch wird auch in jedem Bereich der Zylinderbohrung die gleiche Oberfläche am Ende durch die Bearbeitung mit dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug erzielt.At the radially outwardly disposed portion of the segments is the cutting material 25 applied. Perpendicular to the drawing plane in 3 are bearing bolts 27 in the segments 9 arranged. These bearing bolts 27 work with in 3 not shown grooves in the carrier bars 13 together so that the segments 9 not in the axial direction relative to the carrier bars 13 can move. At the same time, the segments can 9 perform a pendular compensating movement whose axis of rotation with the longitudinal axis of the bearing pin 27 coincides. This makes it possible for the segments 9 Ripples the surface line of a cylinder bore to be machined (not shown) compensate and the cutting material 25 is pressed against the cylinder bore over the entire length of the cylinder bore to be machined with the same contact pressure. As a result, the same surface at the end is achieved by machining with the honing tool according to the invention in each area of the cylinder bore.

Damit die Segmente 9 nicht aufgrund der Kraft der Spiralfedern 23 radial nach außen aus dem Werkzeugkörper 3 gedrückt werden, ist radial außen auf den Trägerleisten 13 ein Rahmen 11 aufgeschraubt. Der Rahmen 11 ist so bemessen, dass der Schneidstoff 25 der Segmente 9 radial nach außen über den Rahmen 11 hinausragt. Andererseits hält der Rahmen 11 die Segmente in der Trägerleiste 13 über die Lagerbolzen 27, die ja seitlich über die Segmente 9 hinausragen zurück. Diese Funktion des Rahmens 11 wird anhand der 4, welche einen Schnitt entlang der Linie C-C aus der 3 darstellt deutlich.So the segments 9 not due to the force of the coil springs 23 radially outward from the tool body 3 are pressed radially outward on the carrier bars 13 a frame 11 screwed. The frame 11 is sized so that the cutting material 25 the segments 9 radially outward over the frame 11 protrudes. On the other hand, the frame holds 11 the segments in the carrier strip 13 over the bearing bolts 27 that is laterally across the segments 9 stick back. This function of the frame 11 is determined by the 4 which makes a section along the line CC from the 3 represents clearly.

In 4 ist die radial äußerste Position der Segmente 9 dargestellt, in der die Lagerbolzen 27 von innen an den Rahmen 11 angepresst werden. Der Einfederweg der Segmente 9 ist in der 4 mit dem Bezugszeichen f angedeutet.In 4 is the radially outermost position of the segments 9 shown in the bearing bolts 27 from the inside to the frame 11 be pressed. The compression travel of the segments 9 is in the 4 indicated by the reference f.

Wenn auf die Segmente 9 eine Radialkraft in entgegengesetzter Richtung zur Federkraft der Spiralfedern 23 ausgeübt wird, dann verschieben sich die Segmente 9 gegen die Trägerleiste 9, bis der Lagerbolzen 7 an dem Grund eines Langlochs aufliegt.If on the segments 9 a radial force in the opposite direction to the spring force of the coil springs 23 is exercised, then move the segments 9 against the carrier strip 9 until the bearing pin 7 rests on the bottom of a slot.

Darauf wird später noch näher eingegangen.This will be discussed later.

In 5 ist ein Schnitt entlang der Linie B-B gemäß 3 dargestellt. An dieser Darstellung wird deutlich, dass die Trägerleiste 13 an ihrem radial äußeren Ende ein U-förmiges Profil mit einer Längsnut 29 aufweist, welche zur Aufnahme der Segmente 9 dient.In 5 is a section along the line BB according to 3 shown. At this representation it becomes clear that the carrier strip 13 at its radially outer end a U-shaped profile with a longitudinal groove 29 having, which for receiving the segments 9 serves.

In 6 ist eine erfindungsgemäße Trägerleiste 13 in einem Schnitt entlang der Linie D-D aus 2 dargestellt. In der 6 sind die Langlöcher 31, die gut erkennen sind, welche die Lagerbolzen 27 der Segmente 9 aufnehmen. Die Langlöcher 31 stellen eine Fixierung der Segmente 9 in Axialrichtung des Werkzeugs dar und erlauben ein Einfedern in radialer Richtung um mehrere Millimeter. In praktischen Anwendungen ist der Einfederweg in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 3,0 mm. Selbstverständlich sind auch größere oder kleinere Einfederwege f möglich.In 6 is a carrier strip according to the invention 13 in a section along the line DD 2 shown. In the 6 are the slots 31 that are well recognizable, which are the bearing bolts 27 the segments 9 take up. The long holes 31 Make a fixation of the segments 9 in the axial direction of the tool and allow compression in the radial direction by several millimeters. In practical applications, the compression travel is in a range between 0.5 mm and 3.0 mm. Of course, larger or smaller compression travel f are possible.

Die Kraft, welche die Spiralfedern 23 auf ein Segment 9 ausüben, liegt bei vielen Anwendungsfällen zwischen 30 und 50 N. Selbstverständlich ist dieser Wertebereich nur als Anhaltswert zu sehen und bei vielen Anwendungen können auch andere Anpresskräfte sinnvoll sein.The force which the coil springs 23 on a segment 9 Of course, this range of values can only be seen as a reference value and in many applications, other contact forces may be useful.

Aus der Zusammenschau der 3 bis 6 wird deutlich, dass die erfindungsgemäße Konstruktion der segmentierten Honleisten 5 einerseits ein Pendeln der Segmente 9 um eine durch die Lagerbolzen 27 gebildete Drehachse ermöglichen. Andererseits, und dies wird in den 4 und 5 deutlich, können die Segmente 9 auch um eine Drehachse pendeln, die parallel zur Längsachse der Längsnut 29 verläuft. Dieser Freiheitsgrad ist in den 3 und 4 durch einen gekrümmten Doppelpfeil 33 angedeutet.From the synopsis of 3 to 6 It is clear that the inventive construction of the segmented honing stones 5 on the one hand a commuting of the segments 9 one by the bearing pins 27 allow formed axis of rotation. On the other hand, and this will be in the 4 and 5 clearly, the segments can 9 Also oscillate about an axis of rotation, which is parallel to the longitudinal axis of the longitudinal groove 29 runs. This degree of freedom is in the 3 and 4 through a curved double arrow 33 indicated.

Durch die insgesamt zwei Freiheitsgrade jedes Segments 9 kann jedes Segment 9 Welligkeiten der zu glättenden Zylinderbohrung sowohl in Umfangsrichtung als auch in Richtung der Mantellinie, das heißt in Richtung der Längsachse der zu bearbeitenden Zylinderbohrung, folgen. Die Welligkeiten in Umfangsrichtung werden durch den Doppelpfeil 33 in 4 angedeutete Pendeln ausgeglichen, während Welligkeiten in der Mantellinie der Zylinderbohrung in axialer Richtung durch das Pendeln, wie es durch den Doppelpfeil 35 in 6 angedeutet ist, ausgeglichen werden können.By the total of two degrees of freedom of each segment 9 can every segment 9 Ripples of the cylinder bore to be smoothed both in the circumferential direction and in the direction of the generatrix, ie in the direction of the longitudinal axis of the cylinder bore to be machined, follow. The ripples in the circumferential direction are indicated by the double arrow 33 in 4 indicated oscillations balanced, while ripples in the generatrix of the cylinder bore in the axial direction by the pendulum, as indicated by the double arrow 35 in 6 is suggested, can be compensated.

Weil die Trägerleisten 13 während der Bearbeitung so weit zugestellt werden, dass die Lagerbolzen 27 einerseits nicht an dem Rahmen 11 anliegen und auch nicht an dem radial inneren Ende des Langlochs 31 in den Trägerleisten 13 anliegen, wird die Anpresskraft zwischen den Segmenten 9 und der zu bearbeitenden Zylinderoberfläche ausschließlich durch die Spiralfedern 23 bestimmt.Because the carrier bars 13 be delivered during processing so far that the bearing pin 27 on the one hand, not on the frame 11 abut and not at the radially inner end of the slot 31 in the carrier bars 13 abut, the contact pressure between the segments 9 and the cylinder surface to be machined exclusively by the coil springs 23 certainly.

Da, wie beispielsweise aus der 5 ersichtlich, die Spiralfedern 23 relativ lang sind und die Welligkeiten der zu bearbeitenden Zylinderbohrungen um maximal ±0,1 mm von einer idealen geometrischen Zylinderform abweichen, ist die Anpresskraft der Segmente 9 mit nahezu konstant, unabhängig ob ein Segment 9 im Augenblick über eine Einschnürung in der Zylinderbohrung oder eine Ausbuchtung in der Zylinderbohrung gleitet. Sie schwankt in aller Regel um weniger als 3 N.There, as for example from the 5 visible, the coil springs 23 are relatively long and the ripples of the cylinder bores to be machined deviate by a maximum ± 0.1 mm from an ideal geometric cylindrical shape, the contact pressure of the segments 9 with almost constant, regardless of whether a segment 9 at the moment over a constriction in the cylinder bore or a bulge in the cylinder bore slides. It usually varies by less than 3 N.

Eine Länge L_s der Segmente 9 ist in 6 für ein Segment eingetragen. Eine Breite B der Segmente 9 ist in 5 exemplarisch für ein Segment 9 eingetragen.A length L _{s of} the segments 9 is in 6 entered for a segment. A width B of the segments 9 is in 5 exemplary for a segment 9 entered.

Anhand der 7 wird die Arbeitsweise mit dem erfindungsgemäßen Honwerkzeug nochmals etwas näher erläutert.Based on 7 the operation of the honing tool according to the invention will be explained again somewhat closer.

Als gerade Linie 37 ist die Federkraft der von den Spiralfedern 23 auf die Segmente 9 ausgeübte Kraft in Abhängigkeit des Einfederwegs f dargestellt. Beginnend einem Federweg von 0,1 mm ist die Federkraft etwa gleich 20 N und steigt bis zum maximalen Federweg von 3,0 mm auf etwa 110 N an.As a straight line 37 is the spring force of the coil springs 23 on the segments 9 applied force depending on the compression travel f shown. Starting from a spring travel of 0.1 mm, the spring force is approximately equal to 20 N and increases up to the maximum travel of 3.0 mm to about 110 N.

Der maximale Einfederweg ist dann erreicht, wenn die Lagerbolzen 27 an dem radial inneren Ende des Langlochs 31 und nicht an dem Rahmen 11, wie zum Beispiel in der 3 dargestellt, anliegen.The maximum compression travel is achieved when the bearing bolts 27 at the radially inner end of the slot 31 and not on the frame 11 , such as in the 3 represented, abut.

Wenn über den maximalen Einfederweg hinaus zugestellt wird, dann steigt die Zustellkraft sprunghaft an, sobald die Lagerbolzen 27 an dem radial inneren Ende der Langlöcher 31 aufliegen. Dieser Punkt ist in 7 mit 2. bezeichnet. Sobald die Steuerung der Honmaschine diesen sprunghaften Anstieg der Zustellkraft detektiert, wird die Zustellung beendet. Ausgehend von dieser Zustellposition wird nun die Zustellung wieder ein Stück weit zurückgenommen, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einer Zustellung von 3,0 mm auf 1,65 mm zurückgegangen. Diese Rücknahme der Zustellung ist durch den Doppelpfeil 3 in 7 dargestellt. Die Rücknahme der Zustellbewegung erfolgt so lange, bis die Federkraft pro Segment den vorgegebenen Wert in dem dargestellten Beispiel 60 N erreicht.If delivered beyond the maximum compression travel, then the delivery force increases abruptly as soon as the bearing bolts 27 at the radially inner end of the slots 31 rest. This point is in 7 With 2 , designated. As soon as the control of the honing machine detects this sudden increase in the delivery force, the delivery is terminated. Starting from this delivery position, the delivery is now taken back a little way, in the illustrated embodiment, from a delivery of 3.0 mm back to 1.65 mm. This redemption of delivery is indicated by the double arrow 3 in 7 shown. The return of the feed movement takes place until the spring force per segment reaches the predetermined value 60 N in the illustrated example.

Diese kraftgesteuerte Rücknahme der Zustellbewegung führt dazu, dass Verschleiß an den Segmenten 9, kompensiert werden kann und über die gesamte Standzeit der erfindungsgemäßen Honleisten 5 stets mit der gleichen Anpresskraft gearbeitet werden kann. Dadurch lassen sich bei einer Großserienfertigung äußerst stabile Ergebnisse erzielen.This force-controlled withdrawal of the feed motion causes wear on the segments 9 , Can be compensated and over the entire life of the honing stones invention 5 can always be worked with the same contact pressure. As a result, extremely stable results can be achieved in mass production.

Dadurch, dass sich der Einfederweg der Segmente 9 während der Bearbeitung zwischen den Grenzen, die einerseits durch den Rahmen 11 für den minimalen Federweg und andererseits durch das radiale Ende des Langlochs 31 gegeben wird, befindet, ist sichergestellt, dass erstens die Segmente 9 ausschließlich durch die Federkraft und damit mit einer konstanten Kraft gegen die zu bearbeitende Zylinderflächenbohrung gepresst wird. Andererseits ist auch sichergestellt, dass die Segmente 9 um zwei Drehachsen eine pendelnde Ausgleichsbewegung ausführen können, so dass eine optimale Anlage des Schneidstoffs 25 an die Zylinderbohrung gegeben ist, auch wenn diese Welligkeiten in axialer und in Umfangsrichtung aufweist.This causes the compression travel of the segments 9 while working between the boundaries, on the one hand, through the frame 11 for the minimum travel and on the other hand by the radial end of the slot 31 is given, it is ensured that, first, the segments 9 is pressed exclusively by the spring force and thus with a constant force against the cylinder surface bore to be machined. On the other hand, it is also ensured that the segments 9 about two axes of rotation can perform a pendulum compensation movement, so that an optimal investment of the cutting material 25 is given to the cylinder bore, even if it has ripples in the axial and circumferential directions.

Claims

Honing tool with a tool body ( 20 ) and with several arranged over the circumference arranged honing stones, wherein at least one honing stone several segments ( 9 ) and a carrier strip ( 13 ), and that the segments ( 9 ) oscillating on the carrier strip ( 13 ), characterized in that the segments ( 9 ) in the feed direction relative to the carrier strip ( 13 ) are displaceable.

Honing tool according to claim 1, characterized in that between the carrier strip ( 13 ) and each segment ( 9 ) at least one compression spring ( 23 ), preferably two compression springs ( 23 ) are arranged.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that each segment ( 9 ) a bearing pin ( 27 ), and that the bearing pin ( 27 ) in the feed direction displaceable in a slot ( 31 ) the carrier strip ( 13 ) is stored.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that a Spring deflection (f) of the segments (f) 9 ) relative to the carrier strip ( 13 ) by one with the carrier strip ( 13 ) ( 11 ) is limited in delivery direction.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the of the at least one spring ( 23 ) on a segment ( 9 ) exerted spring force in a compression or rebound of the segments ( 9 ) changes by 0.1 mm less than 5%, preferably by less than 2%, and more preferably by less than 1%.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that a length (L _s ) of the segments ( 9 ) is less than ½ * the wavelength of the ripples occurring in the axial direction of the cylinder bore to be machined.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that a length (L _s ) of the segments ( 9 ) is greater than 10% of the honing stone length.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that a width (B _s ) of the segments (B 9 ) smaller than ½ * the wavelength of the ripples occurring in the circumferential direction of the cylinder bore to be machined.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier strips ( 13 ) are deliverable in the radial direction.

Honing tool according to claim 9, characterized in that the carrier strips ( 13 ) are deliverable by an electromechanical feed device in the radial direction.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that in the tool body ( 3 ) two sets of honing stones ( 5 ) and that one or both sets of honing stones ( 5 ) floating segments ( 9 ) having.

Honing tool according to claim 12, characterized in that both sets of honing stones ( 5 ) are deliverable separately.

Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the honing tool ( 1 ) is designed for processing blind holes.

Process for the equidistant smoothing of a cylinder bore with a honing tool ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the honing tool ( 1 ) is moved into the cylinder bore to be smoothed, the honing stones ( 5 ) until the segments ( 9 ) on the carrier strip ( 13 ) directly or indirectly, the delivery of the honing stones ( 5 is reduced by a defined amount, which is smaller than a compression travel (f) of the segments ( 9 ), and then the cylinder bore is smoothed.

A method according to claim 14, characterized in that the delivery of the honing stones ( 5 ) by about half the spring travel (f) of the segments ( 9 ) relative to the carrier strip ( 13 ) is withdrawn.

Method according to claim 14 or 15, characterized in that the delivery of the honing stones ( 5 ) is withdrawn until the segments ( 9 ) are pressed against the cylinder bore with a predetermined contact force.