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Die Erfindung betrifft ein Honwerkzeug und ein Verfahren zum Honen eines Werkstücks, insbesondere einer Zylinderlauffläche eine Werkstücks.
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Aus der
DE 10 2007 045 045 A1 ist ein Honwerkzeug bekannt, das zum Honen eines Werkstücks mehrere an einem Grundkörper angeordnete Honeinheiten aufweist, die radial zu einer Mittellängsachse zu der zu honenden Werkstückoberfläche zustellbar sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Honwerkzeug zu schaffen, das in einfacher und flexibler Weise ein Honen von kreiszylindrischen Werkstückoberflächen mit einem variierenden Durchmesser ermöglicht. Das Honwerkzeug soll insbesondere ein Honen von abschnittsweise kegelstumpfartig verlaufenden Zylinderlaufflächen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Honwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass das Tragelement der jeweiligen Honeinheit mindestens ein Soll-Deformationselement aufweist, passt sich die jeweilige Honeinheit, insbesondere das an dem jeweiligen Tragelement angeordnete Honelement, unter Ausübung einer Anpresskraft in einfacher und flexibler Weise an die zu honende Werkstückoberfläche an. Das mindestens eine Soll-Deformationselement ermöglicht eine elastische Verformung des Tragelements. Die Honeinheiten passen sich somit aufgrund des jeweiligen mindestens einen Soll-Deformationselements beim Honen automatisch an die Kontur der eine Werkstückbohrung begrenzenden Werkstückoberfläche an, so dass auch Werkstückoberflächen mit einem entlang der Mittellängsachse variierenden Durchmesser gehont werden können. Das Honwerkzeug eignet sich insbesondere zum Honen von Zylinderlaufflächen, die zumindest abschnittsweise kegelstumpfartig verlaufen. Die Honeinheiten sind vorzugsweise baugleich ausgebildet.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 2 ermöglicht in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Der schlitzförmige Abschnitt ist insbesondere als Durchbrechung des Tragelements ausgebildet. Der schlitzförmige Abschnitt verläuft vorzugsweise in Richtung der Mittellängsachse, insbesondere parallel zu der Mittellängsachse.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 3 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Der mindestens eine zylinderförmige Abschnitt ist insbesondere als Durchbrechung ausgebildet. Der zylinderförmige Abschnitt verläuft insbesondere quer, vorzugsweise senkrecht, zu der Mittellängsachse. Vorzugsweise ist der mindestens eine zylinderförmige Abschnitt endseitig eines schlitzförmigen Abschnitts angeordnet. Vorzugsweise sind zwei zylinderförmige Abschnitte endseitig eines schlitzförmigen Abschnitts angeordnet. Durch den mindestens einen zylinderförmigen Abschnitt wird eine hohe Elastizität des Tragelements gewährleistet. Zudem wird wirkungsvoll ein Einreißen des Tragelements in einem Endbereich des mindestens einen Soll-Deformationselements verhindert. Vorzugsweise ist der mindestens eine zylinderförmige Abschnitt kreiszylinderförmig ausgebildet.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 4 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Das mindestens eine Soll-Deformationselement hat eine Haupterstreckungsrichtung, die in Richtung der Mittellängsachse verläuft. Vorzugsweise verläuft das mindestens eine Soll-Deformationselement parallel zu der Mittellängsachse. Vorzugsweise ist das mindestens eine Soll-Deformationselement als Durchbrechung ausgebildet. Für eine Länge L1 des mindestens einen Soll-Deformationselements zu einer Länge L2 des zugehörigen Honelements gilt vorzugsweise: 0,1 ≤ L1/L2 ≤ 0,9, insbesondere 0,2 ≤ L1/L2 ≤ 0,8, und insbesondere 0,3 ≤ L1/L2 ≤ 0,7.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 5 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Aufgrund der Durchbrechung ist das mindestens eine Soll-Deformationselement quer zu der Mittellängsachse, insbesondere senkrecht zu der Mittellängsachse, nicht von dem jeweiligen Tragelement begrenzt. Die Durchbrechung ermöglicht eine hohe Elastizität des Tragelements.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 6 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Vorzugsweise weist das Tragelement zwischen zwei und zehn, insbesondere zwischen drei und acht und insbesondere zwischen vier und sechs Soll-Deformationselemente auf. Die Soll-Deformationselemente können hinsichtlich einzelner Merkmale identisch und/oder unterschiedlich zueinander ausgebildet sein.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 7 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Dadurch, dass mindestens zwei der Soll-Deformationselemente in Richtung der Mittellängsachse beabstandet sind, weist die jeweilige Honeinheit bzw. das jeweilige Honelement über seine gesamte axiale Länge eine hohe Elastizität auf.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 8 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Dadurch, dass mindestens zwei der Soll-Deformationselemente radial zu der Mittellängsachse beabstandet sind, wird eine hohe Elastizität der jeweiligen Honeinheit bzw. des jeweiligen Honelements erzielt. Insbesondere werden Verspannungen in dem Tragelement in einfacher Weise ausgeglichen.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 9 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Durch die radial beabstandete und axial versetzte Anordnung der Soll-Deformationselemente wird eine hohe Elastizität der Honeinheiten bzw. der Honelemente erzielt. Die Soll-Deformationselemente können in Richtung der Mittellängsachse überlappend und/oder überlappungsfrei angeordnet sein.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 10 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Vorzugsweise sind die Soll-Deformationselemente in zwei bis fünf, insbesondere in drei bis vier Reihen zueinander angeordnet. Hierdurch wird eine hohe Elastizität der Honeinheiten bzw. der Honelemente gewährleistet.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 11 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Durch die endseitig offene Ausbildung ist das mindestens eine Soll-Deformationselement in Richtung der Mittellängsachse nicht von dem Tragelement begrenzt. Hierdurch wird in Endbereichen der jeweiligen Honeinheit bzw. des jeweiligen Honelements eine hohe Elastizität erzielt.
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Ein Honwerkzeug nach Anspruch 12 gewährleistet in einfacher und flexibler Weise eine Anpassung der Honeinheiten an die zu honende Werkstückoberfläche. Durch die gegenüberliegende Anordnung liegen die Honeinheiten bzw. die Honelemente gleichmäßig gegen die Werkstückoberfläche an.
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Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das in einfacher und flexibler Weise ein Honen von kreiszylindrischen Werkstückoberflächen mit einem variierenden Durchmesser ermöglicht. Das Verfahren soll insbesondere ein Honen von abschnittsweise kegelstumpfartig verlaufenden Zylinderlaufflächen ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 13 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den bereits beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Honwerkzeugs.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Honwerkzeugs mit mehreren Honeinheiten,
- 2 einen Axialschnitt durch das Honwerkzeug in 1,
- 3 eine perspektivische Ansicht eines Tragelements einer Honeinheit in 1,
- 4 eine Seitenansicht des Tragelements in 3,
- 5 einen Axialschnitt durch das Honwerkzeug im Bereich der Honeinheiten bei der Bearbeitung eines Werkstücks, und
- 6 eine vergrößerte Darstellung einer Honeinheit in 5 bei der Bearbeitung des Werkstücks.
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Ein Honwerkzeug 1 weist einen im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Grundkörper 2 mit einer Grundkörperbohrung 3 und einer Mittellängsachse 4 auf. Die Mittellängsachse 4 bildet eine Rotationsachse des Honwerkzeugs 1.
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Der Grundkörper 2 weist einen Spannabschnitt 5, einen Lagerabschnitt 6 und einen Bearbeitungsabschnitt 7 auf. Der Spannabschnitt 5 ist in üblicher Weise zum Einspannen des Honwerkzeugs 1 in eine nicht näher dargestellte Werkzeugspindel ausgebildet. In dem Lagerabschnitt 6 ist eine Betätigungsstange 8 in axialer Richtung verschiebbar in der Grundkörperbohrung 3 gelagert. Zwischen der Betätigungsstange 8 und dem Grundkörper 2 ist ein Federelement 9 angeordnet. Die Betätigungsstange 8 erstreckt sich in den Bearbeitungsabschnitt 7 und weist dort zwei in Richtung der Mittellängsachse 4 beabstandet angeordnete Spreizkonen 10, 11 auf.
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In dem Bearbeitungsabschnitt 7 weist der Grundkörper 2 mehrere Aufnahmen 12 auf, die sich durch den Grundkörper 2 bis zu der Grundkörperbohrung 3 erstrecken. In den Aufnahmen 12 sind zugehörige Honeinheiten 13 angeordnet, die mittels um die Mittellängsachse 4 umlaufenden Spannfedern 14, 15 gesichert sind. Die Honeinheiten 13 wirken mit den Spreizkonen 10, 11 zusammen, so dass die Honeinheiten 13 durch axiale Verschiebung der Betätigungsstange 8 radial verlagerbar sind.
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1 zeigt beispielhaft acht Honeinheiten 13, die an dem Grundkörper 2 angeordnet sind. Die Honeinheiten 13 sind paarweise gegenüberliegend zu der Mittellängsachse 4 angeordnet.
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Die Honeinheiten 13 sind baugleich ausgebildet, so dass nachfolgend lediglich eine der Honeinheiten 13 im Detail beschrieben ist. Die Honeinheit 13 weist ein Tragelement 16 und ein daran angeordnetes Honelement 17 auf. Das Honelement 17 ist beispielsweise mit dem Tragelement 16 verlötet oder verklebt. Das Tragelement 16 und das fest daran angeordnete Honelement 17 sind leistenförmig ausgebildet.
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Zur Anpassung an ein mit einer Werkstückbohrung 18 versehenes Werkstücks 19 weist das Tragelement 16 mehrere Soll-Deformationselemente 20, 21, 22, 23, 24 auf. Die Soll-Deformationselemente 20 und 21 bilden eine erste Reihe R1 aus, wohingegen die Soll-Deformationselemente 22, 23 und 24 eine zweite Reihe R2 ausbilden. Die Reihen R1 und R2 verlaufen parallel zu der Mittellängsachse 4 und sind in radialer Richtung zueinander beabstandet.
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Die Soll-Deformationselemente 20, 21 sind in Richtung der Mittellängsachse 4 mit einem Abstand A1 beabstandet angeordnet. Entsprechend sind die Soll-Deformationselemente 22 und 23 sowie die Soll-Deformationselemente 23 und 24 in Richtung der Mittellängsachse 4 mit einem Abstand A2 bzw. A3 voneinander beabstandet angeordnet. Die Abstände A1, A2, und/oder A3 sind gleich und/oder unterschiedlich lang.
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Die Soll-Deformationselemente 20, 21 der ersten Reihe R1 und die Soll-Deformationselemente 22, 23, 24 der zweiten Reihe R2 sind derart in Richtung der Mittellängsachse 4 versetzt zueinander angeordnet, dass diese Überlappungsbereiche B1 bis B4 ausbilden. Die Überlappungsbereiche B1, B2, B3 und/oder B4 sind gleich und/oder unterschiedlich lang.
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Die Soll-Deformationselemente 20 bis 24 sind als Durchbrechungen ausgebildet. Die Soll-Deformationselemente 20, 21 und 23 weisen einen schlitzförmigen Abschnitt 25 auf, der in Richtung der Mittellängsachse 4 verläuft. Der jeweilige schlitzförmige Abschnitt 25 ist endseitig von zwei zylinderförmigen Abschnitten 26, 27 begrenzt. Die zylinderförmigen Abschnitte 26, 27 sind beispielsweise als senkrecht zu der Mittellängsachse 4 verlaufende kreiszylindrische Bohrungen ausgebildet.
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Demgegenüber weisen die Soll-Deformationselemente 22, 24 einen schlitzförmigen Abschnitt 25 auf, der in Richtung der Mittellängsachse 4 verläuft und an einer Seite einen zylinderförmigen Abschnitt 27 bzw. 26 und an einer gegenüberliegenden Seite eine Öffnung 28 aufweist.
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Die Soll-Deformationselemente 20 bis 24 haben eine jeweilige Länge L1 in Richtung der Mittellängsachse 4, wohingegen das Honelement 17 eine Länge L2 in Richtung der Mittellängsachse 4 hat. Für das Verhältnis der Längen L1/L2 gilt vorzugweise: 0,1 ≤ L1/L2 ≤ 0,9, insbesondere 0,2 ≤ L1/L2 ≤ 0,8, und insbesondere 0,3 ≤ L1/L2 ≤ 0,7.
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An einer der Betätigungsstange 8 zugewandten Seite ist das Tragelement 16 entsprechend zu den Spreizkonen 10, 11 ausgebildet. Vorzugsweise weisen die Spreizkonen 10, 11 im Querschnitt keilförmige Nuten auf, in denen die endseitig entsprechend geformten Tragelemente 16 angeordnet sind.
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Nachfolgend ist die Funktionsweise des Honwerkzeugs 1 beschrieben:
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Das Honwerkzeug 1 wird in Richtung der Mittellängsachse 4 in die Werkstückbohrung 18 eingeführt. Hierzu ist das Honwerkzeug 1 mit dem Spannabschnitt 5 in der Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine gespannt. Anschließend wird die Betätigungsstange 8 in Richtung der Mittellängsachse 4 verlagert, so dass die Honelemente 17 mittels der Spreizkonen 10, 11 radial nach außen zu einer zu honenden Werkstückoberfläche 29 zugestellt werden. Die Werkstückoberfläche 29 ist beispielsweise eine Zylinderlauffläche. Die Honelemente 17 liegen durch das Verlagern der Betätigungsstange 8 mit einer gewünschten Anpresskraft gegen die zylinderförmige Werkstückoberfläche 29 an. Durch das Verlagern der Betätigungsstange 8 wird das Federelement 9 vorgespannt.
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Anschließend wird das Honwerkzeug 1 um die Mittellängsachse 4 rotiert und entlang der Mittellängsachse 4 verlagert. Ist die Werkstückbohrung 18 bzw. die diese begrenzende Werkstückoberfläche 29 kreiszylinderförmig ausgebildet, so sind die Soll-Deformationselemente 20 bis 24 aufgrund der gleichmäßigen Belastung im Wesentlichen nicht deformiert. Ist die Werkstückbohrung 18 bzw. die diese begrenzende Werkstückoberfläche 29 demgegenüber kegelstumpfartig ausgebildet, so passen sich die Honeinheiten 13 aufgrund der Soll-Deformationselemente 20 bis 24 an diese Ausbildung bzw. Kontur an. Dies ist in den 5 und 6 veranschaulicht, die eine in Einführrichtung des Honwerkzeugs 1 sich kegelstumpfartig erweiternde Werkstückbohrung 18 zeigen. Das Soll-Deformationselement 20 wird hierdurch beispielsweise in radialer Richtung gestaucht, wohingegen das Soll-Deformationselement 21 in radialer Richtung gedehnt wird. Aufgrund der Soll-Deformationselemente 20 bis 24 können sich die Honeinheiten 13 bzw. die Honelemente 17 in einfacher und flexibler Weise an die zu honende Werkstückoberfläche 29 anpassen.
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Wird die Betätigungsstange 8 in entgegengesetzter Richtung betätigt, beispielsweise mittels des vorgespannten Federelements 9, so werden die Honeinheiten 13 aufgrund der Spannfedern 14, 15 in Richtung der Mittellängsachse 4 verlagert, so dass die Honelemente 17 außer Eingriff mit der Werkstückoberfläche 29 gebracht werden können.
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Dadurch, dass die Tragelemente 16 der Honeinheiten 13 federnd ausgebildet sind, können mittels der Honelemente 17 im Axialschnitt konisch verlaufende Werkstückoberflächen 29 gehont werden. Beispielsweise können kegelstumpfartige Zylinderlaufflächen gehont werden. Ist die Werkstückoberfläche 29 durch einen vorherigen Arbeitsschritt kegelstumpfartig ausgebildet, so behält die Werkstückoberfläche 29 diese Form aufgrund der elastischen Tragelemente 16 beim Honen bei.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007045045 A1 [0002]
