DE102019201465A1 - Honing tool and finishing process using the honing tool - Google Patents
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Abstract
Ein Honwerkzeug (100) zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mithilfe mindestens einer Honoperation umfasst einen Werkzeugkörper (110), der eine Werkzeugachse (112) definiert; eine an dem Werkzeugkörper angebrachte erste Schneidgruppe (160-1) mit mehreren radial zustellbaren ersten Trägern (150-1), die mittels eines zugeordneten ersten Schneidgruppen-Zustellsystem (170-1) radial zur Werkzeugachse (112) zustellbar sind, wobei jeder erste Träger an seiner radialen Außenseite einen Umfangswinkelbereich von mindestens 20° abdeckt und an der Außenseite (154) einen einzigen in Umfangsrichtung breiten ersten Schneidstoffkörper oder mehrere schmale erste Schneidstoffkörper (140-1) trägt, die mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind; und eine an dem Werkzeugkörper angebrachte zweite Schneidgruppe (160-2) mit mehreren radial zustellbaren zweiten Trägern (150-2), die mittels eines zugeordneten zweiten Schneidgruppen-Zustellsystem (170-2) unabhängig von den ersten Trägern (150-1) radial zur Werkzeugachse (112) zustellbar sind, wobei jeder zweite Träger (150-2) an seiner radialen Außenseite (154) einen einzelnen schmalen zweiten Schneidstoffkörper (140-1, 140-2) trägt. Alle Schneidstoffkörper (140-1, 140-2) der ersten und der zweiten Schneidgruppe sind in einem axial kurzen Schneidbereich (130) angeordnet, der eine in Axialrichtung gemessene Länge aufweist, die wesentlich kleiner ist als ein wirksamer Außendurchmesser der Schneidgruppen bei vollständig zurückgezogenen Schneidstoffkörpern.A honing tool (100) for machining an inner surface of a bore in a workpiece using at least one honing operation comprises a tool body (110) which defines a tool axis (112); a first cutting group (160-1) attached to the tool body with a plurality of radially deliverable first carriers (150-1) which can be advanced radially to the tool axis (112) by means of an assigned first cutting group infeed system (170-1), each first carrier on its radial outer side covers a circumferential angular range of at least 20 ° and on the outer side (154) carries a single first cutting material body wide in the circumferential direction or several narrow first cutting material bodies (140-1) which are arranged at a mutual distance from one another; and a second cutting group (160-2) which is attached to the tool body and has a plurality of radially adjustable second carriers (150-2) which are radially to the first carriers (150-1) by means of an associated second cutting group infeed system (170-2) Tool axis (112) can be advanced, with each second carrier (150-2) carrying a single narrow second cutting material body (140-1, 140-2) on its radial outer side (154). All cutting material bodies (140-1, 140-2) of the first and second cutting groups are arranged in an axially short cutting area (130) which has a length measured in the axial direction that is significantly smaller than an effective outer diameter of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted .
Description
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAPPLICATION AREA AND PRIOR ART
Die Erfindung betrifft ein Honwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Feinbearbeitungsverfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Feinbearbeitung von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen.The invention relates to a honing tool according to the preamble of claim 1 and a fine machining method according to the preamble of claim 12. A preferred area of application is the fine machining of cylinder liners in the manufacture of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston machines.
Die Zylinderlaufflächen in Zylinderblöcken (Zylinderkurbelgehäusen) oder Zylinderlaufbuchsen von Brennkraftmaschinen oder anderen Hubkolbenmaschinen sind im Betrieb einer starken tribologischen Beanspruchung ausgesetzt. Daher kommt es bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen darauf an, diese Zylinderlaufflächen so zu bearbeiten, dass später bei allen Betriebsbedingungen eine ausreichende Schmierung durch einen Schmiermittelfilm gewährleistet ist und der Reibwiderstand zwischen sich relativ zueinander bewegenden Teilen möglichst gering gehalten wird.The cylinder running surfaces in cylinder blocks (cylinder crankcases) or cylinder liners of internal combustion engines or other reciprocating piston machines are exposed to severe tribological stress during operation. Therefore, when manufacturing cylinder blocks or cylinder liners, it is important to machine these cylinder liners in such a way that sufficient lubrication is guaranteed by a lubricant film under all operating conditions and that the frictional resistance between parts moving relative to one another is kept as low as possible.
Die qualitätsbestimmende Endbearbeitung solcher tribologisch beanspruchbarer Innenflächen erfolgt in der Regel mit geeigneten Honverfahren, die typischer Weise mehrere aufeinanderfolgende Honoperationen umfassen. Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Bei einer Honoperation wird ein aufweitbares Honwerkzeug innerhalb der zu bearbeitenden Bohrung zur Erzeugung einer Hubbewegung in Axialrichtung der Bohrung auf und ab bzw. hin- und her bewegt und gleichzeitig zur Erzeugung einer der Hubbewegung überlagerten Drehbewegung gedreht. Die am Honwerkzeug angebrachten Schneidstoffkörper werden über ein Zustellsystem mit einer radial zur Werkzeugachse wirkenden Zustellkraft an die zu bearbeitende Innenfläche gedrückt. Beim Honen entsteht in der Regel an der Innenfläche ein für die Honbearbeitung typisches Kreuzschliffmuster mit sich überkreuzenden Bearbeitungsspuren, die auch als „Honriefen“ bezeichnet werden.The quality-determining finishing of such tribologically stressable inner surfaces is generally carried out using suitable honing processes, which typically involve several successive honing operations. Honing is a cutting process with geometrically undefined cutting edges. In the case of a honing operation, an expandable honing tool is moved up and down or back and forth within the bore to be machined to produce a lifting movement in the axial direction of the bore, and is simultaneously rotated to produce a rotary movement superimposed on the lifting movement. The cutting material bodies attached to the honing tool are pressed against the inner surface to be machined via a feed system with a feed force acting radially to the tool axis. During honing, a cross-cut pattern typical of honing is created on the inner surface with intersecting machining marks, which are also referred to as "honing grooves".
Mit steigenden Anforderungen an die Sparsamkeit und Umweltfreundlichkeit von Motoren ist die Optimierung des tribologischen Systems Kolben/Kolbenringe/Zylinderlauffläche von besonderer Bedeutung, um geringe Reibung, geringen Verschleiß und geringen Ölverbrauch zu erreichen. Der makroskopischen Gestalt (Makroform) der Bohrungen sowie der Oberflächenstruktur kommt dabei besondere Bedeutung zu.With increasing demands on the economy and environmental friendliness of engines, the optimization of the tribological system piston / piston rings / cylinder surface is of particular importance in order to achieve low friction, low wear and low oil consumption. The macroscopic shape (macro shape) of the bores and the surface structure are of particular importance.
Bei manchen Feinbearbeitungsverfahren wird mittels Feinbohren und/oder Honen eine von der Kreiszylinderform definiert abweichende Bohrungsform erzeugt. Solche Bohrungsformen sind in der Regel in Axialrichtung und/oder in Umfangsrichtung unsymmetrisch, weil auch die Deformationen des Zylinderblocks in der Regel nicht symmetrisch sind. Im Betriebszustand soll sich meist eine möglichst ideale Kreiszylinderform ergeben, so dass das Kolbenringpaket über den gesamten Bohrungsumfang gut abdichten kann.In some fine machining processes, a bore shape that differs from the shape of a circular cylinder is created by means of fine boring and / or honing. Such bore shapes are generally asymmetrical in the axial direction and / or in the circumferential direction, because the deformations of the cylinder block are also generally not symmetrical. In the operating state, the ideal circular cylinder shape should usually result, so that the piston ring assembly can seal well over the entire circumference of the bore.
Die
Aufgrund der relativ kurzen axialen Länge der Schneidgruppe sind derartige Honwerkzeuge besonders gut für die Erzeugung einer axialen Kontur und/oder zur Verfolgung einer schon existierenden axialen Kontur der Bohrung geeignet. Außerdem können geringe axiale Längen der Schneidgruppe vorteilhaft sein, um einen ausreichenden Flächendruck für die Bearbeitung zu erzeugen. Dadurch, dass die Schneidgruppe mehrere radial zustellbare Träger aufweist, die jeweils einen Umfangswinkelbereich abdecken, der größer ist als die axiale Länge der Schneidgruppe, kann unter anderem erreicht werden, dass beispielsweise Querbohrungen in der Wandung einer Zylinderlaufbahn beim Honen in Umfangsrichtung überbrückt werden können, so dass trotz axial kurzer Schneidstoffkörper nicht die Gefahr einer ungleichmäßigen Bearbeitung im Bereich von Querbohrungen auftritt. Bei Verwendung derartiger Honwerkzeuge kann außerdem mit einem sehr geringen Honüberlauf an den axialen Enden einer Bohrung gearbeitet werden, ohne dass Probleme mit ungleichmäßigem Schneidkörperverschleiß auftreten.Because of the relatively short axial length of the cutting group, such honing tools are particularly well suited for generating an axial contour and / or for tracking an existing axial contour of the bore. In addition, small axial lengths of the cutting group can be advantageous in order to generate a sufficient surface pressure for the machining. The fact that the cutting group has a plurality of radially adjustable supports, each of which covers a circumferential angle range that is greater than the axial length of the cutting group, means that, for example, transverse bores in the wall of a cylinder raceway can be bridged in the circumferential direction during honing that, despite the axially short cutting material body, there is no risk of uneven machining in the area of cross bores. When using such honing tools, it is also possible to work with a very small honing overflow at the axial ends of a bore without problems with uneven cutting body wear.
Die
Es wurde beobachtet, dass in gewissen Fällen bei der Bearbeitung von nicht-zylindrischen Bohrungen (z.B. rotationssymmetrischen Bohrungen mit Flaschenform, Konusform oder Tonnenform) lokal unterschiedliche Oberflächenstrukturen aufgrund von unterschiedlichen Schnitt-Tiefen erzeugt werden können. Diese können technische Nachteile verursachen. Bei unerwünschter zu hoher lokaler Rauheit können z.B. Ölverbrauch und Blow-By erhöht werden. Wird lokal ein zu geringer Materialabtrag erzeugt, kann aufgrund einer zu geringer Beseitigung von Materialschädigungen aus vorgelagerten Bearbeitungsstufen die Fressgefahr im Betrieb eines Verbrennungsmotors zunehmen. In der Nähe der axialen Enden einer Bohrung kann es zu Abweichungen des Schliffbilds vom Schliffbild im Rest der Bohrung kommen.It has been observed that in certain cases when machining non-cylindrical bores (e.g. rotationally symmetrical bores with bottle shape, cone shape or barrel shape) locally different surface structures can be created due to different cutting depths. These can cause technical disadvantages. If the local roughness is too high, e.g. Oil consumption and blow-by are increased. If too little material removal is generated locally, the risk of seizure in the operation of an internal combustion engine may increase due to the insufficient elimination of material damage from upstream processing stages. Close to the axial ends of a hole, the micrograph can deviate from the micrograph in the rest of the hole.
AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Honwerkzeug und ein damit durchführbares Feinbearbeitungsverfahren bereitzustellen, die es erlauben, Bohrungen unterschiedlicher Gestalt so zu bearbeiten, dass die bearbeiteten Bohrungsflächen über die gesamte Bohrungslänge eine gut definierte Oberflächenstruktur aufweisen.It is an object of the present invention to provide a honing tool of the generic type and a finishing process which can be carried out with it, which allow bores of different shapes to be machined in such a way that the machined bore surfaces have a well-defined surface structure over the entire bore length.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Honwerkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein Feinbearbeitungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 12 bereitgestellt. 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 honing tool with the features of claim 1. Furthermore, a finishing process with the features of claim 12 is provided. Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
Das Honwerkzeug hat einen Werkzeugkörper, der eine Werkzeugachse definiert. Richtungen parallel zur Werkzeugachse werden als „axiale Richtung“ oder „Axialrichtung“ bezeichnet. An dem Werkzeugkörper sind zwei unabhängig voneinander zustellbare Schneidgruppen angebracht, nämlich eine erste Schneidgruppe und eine zweite Schneidgruppe. Die erste Schneidgruppe hat mehrere erste Träger, die mittels eines zugeordneten ersten Zustellsystems radial zur Werkzeugachse zustellbar sind. Die ersten Träger decken jeweils an ihrer radialen Außenseite einen relativ breiten Umfangswinkelbereich von mindestens 20° ab.The honing tool has a tool body that defines a tool axis. Directions parallel to the tool axis are referred to as the “axial direction” or “axial direction”. Two independently adjustable cutting groups are attached to the tool body, namely a first cutting group and a second cutting group. The first cutting group has a plurality of first carriers which can be advanced radially to the tool axis by means of an assigned first infeed system. The first carriers each cover a relatively wide circumferential angle range of at least 20 ° on their radial outside.
Der von einem ersten Träger abgedeckte Umfangswinkelbereich kann z.B. 25° oder mehr oder 30° oder mehr betragen. Vorzugsweise liegt der Umfangswinkelbereich bei höchstens 120° oder höchstens 90°.The circumferential angle range covered by a first carrier can e.g. 25 ° or more or 30 ° or more. The circumferential angle range is preferably at most 120 ° or at most 90 °.
Die Anzahl der ersten Träger kann von Ausführungsform zu Ausführungsform variieren, z.B. abhängig von deren Umfangsbreite. Vorzugsweise sind drei oder mehr erste Träger vorgesehen, z.B. drei, vier, fünf oder sechs erste Träger, ggf. auch nur zwei erste Träger.The number of first carriers can vary from embodiment to embodiment, e.g. depending on their circumferential width. Preferably three or more first carriers are provided, e.g. three, four, five or six first carriers, possibly only two first carriers.
Die ersten Träger tragen an ihrer relativ breiten radialen Außenseiten entweder einen einzigen in Umfangsrichtung relativ breiten ersten Schneidstoffkörper, z.B. nach Art eines schalenförmigen Vollbelags mit durchgehender (ununterbrochener) oder durch Nuten unterbrochener Schneidfläche, oder mehrere schmale erste Schneidstoffkörper, die mit gegenseitigem Abstand (in Umfangsrichtung) zueinander angeordnet sind. Meist haben alle ersten Träger den gleichen Typ des ersten Schneidbelags (Vollbelag, ggf. mit Nuten oder Leistengruppe mit mehreren schmalen ersten Schneidstoffkörpern), was aber nicht zwingend ist.On their relatively wide radial outer sides, the first carriers either carry a single circumferentially wide first cutting material body, e.g. in the manner of a bowl-shaped full covering with a continuous (uninterrupted) or cutting surface interrupted by grooves, or a plurality of narrow first cutting material bodies which are arranged at a mutual distance (in the circumferential direction) from one another. Most of the first carriers have the same type of first cutting surface (full surface, possibly with grooves or strip group with several narrow first cutting material bodies), but this is not mandatory.
Die ebenfalls an dem Werkzeugkörper angebrachte zweite Schneidgruppe weist mehrere zweite Träger auf, die mittels eines zugeordneten zweiten Zustellsystems radial zur Werkzeugachse zugestellt werden können. Jeder der zweiten Träger trägt an seiner radialen Außenseite jeweils nur einen einzelnen schmalen zweiten Schneidstoffkörper.The second cutting group, which is likewise attached to the tool body, has a plurality of second carriers which can be advanced radially to the tool axis by means of an assigned second infeed system. Each of the second carriers carries only a single narrow second cutting material body on its radial outside.
Der Begriff „Schneidstoffkörper“ beschreibt die abrasiven Elemente der Honwerkzeuge. Ein Schneidstoffkörper, der auch als Schneidbelag bezeichnet werden kann, besteht bei Honwerkzeugen im Wesentlichen aus irregulär geformten Schneidkörnern unterschiedlicher Gestalt und Größe, die innerhalb eines Bindungssystems gebunden sind. Durch die Auswahl der Art des Schneidbelags kann ein Honwerkzeug besonders präzise an die gewünschte Bearbeitungsaufgabe angepasst werden. Schneidkörner können beispielsweise Diamantkörner oder Körner aus kubischem Bornitrid (CBN) sein. Schneidkörner können auch aus Korund und/oder anderen Arten keramischer Materialien, wie z.B. SiC, bestehen. Die Bindung kann beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff oder aus Kunstharz bestehen. Auch metallische Bindungssysteme, z.B. galvanisch erzeugte Bindungen oder Sinterbindungen, sind möglich, gegebenenfalls auch Lötbindungen.The term “cutting material body” describes the abrasive elements of the honing tools. In honing tools, a cutting material body, which can also be called a cutting surface, essentially consists of irregularly shaped cutting grains of different shapes and sizes, which are bound within a binding system. By selecting the type of cutting surface, a honing tool can be adapted particularly precisely to the desired machining task. Cutting grains can be, for example, diamond grains or cubic boron nitride (CBN) grains. Cutting grains can also consist of corundum and / or other types of ceramic materials, such as SiC. The binding can for example consist of a ceramic material or made of synthetic resin. Metallic binding systems, for example galvanically produced bonds or sintered bonds, are also possible, and possibly also solder bonds.
Der Begriff „schmal“ bedeutet im Zusammenhang mit Schneidstoffkörpern, dass die Breite der (schmalen) Schneidstoffkörper in Umfangsrichtung deutlich geringer ist als eine in Axialrichtung gemessene Länge. Ein Aspektverhältnis zwischen (axialer) Länge und (in Umfangsrichtung gemessener) Breite kann beispielsweise im Bereich von 5 oder mehr liegen, insbesondere im Bereich von 8 bis 25. Schmale Schneidstoffkörper werden häufig auch als Schneidleisten oder Honleisten bezeichnet. In Absolutwerten ausgedrückt können die schmalen ersten Schneidstoffkörper z.B. Umfangsbreiten im Bereich von 1,5 mm bis 5 mm aufweisen, ggf. auch darüber oder darunter.The term “narrow” in connection with cutting material bodies means that the width of the (narrow) cutting material bodies in the circumferential direction is significantly smaller than a length measured in the axial direction. An aspect ratio between (axial) length and (measured in the circumferential direction) width can be, for example, in the range from 5 or more, in particular in the range from 8 to 25. Narrow cutting material bodies are often also referred to as cutting bars or honing bars. Expressed in absolute values, the narrow first cutting material bodies can e.g. Have circumferential widths in the range from 1.5 mm to 5 mm, possibly also above or below.
Ein im Vergleich dazu in Umfangsrichtung relativ breiter erster Schneidstoffkörper, der z.B. nach Art eines schalenförmigen Vollbelags gestaltet sein kann, hat vorzugsweise ein deutlich kleineres Aspektverhältnis, das z.B. im Bereich von 3 oder weniger liegen kann, ggf. auch bei 1 oder darunter, so dass die Breite in Umfangsrichtung größer sein kann als die axiale Länge.A first cutting material body, which is relatively wide in the circumferential direction, which e.g. can be designed in the manner of a bowl-shaped full covering, preferably has a significantly smaller aspect ratio, e.g. can be in the range of 3 or less, possibly also 1 or less, so that the width in the circumferential direction can be greater than the axial length.
Die optimalen Maße der Schneidstoffkörper sind in der Regel abhängig vom effektiven Durchmesser des Honwerkzeugs bzw. vom Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung.The optimal dimensions of the cutting material body are usually dependent on the effective diameter of the honing tool or the diameter of the bore to be machined.
Die Schneidstoffkörper der ersten Schneidgruppe und der zweiten Schneidgruppe sind in einem axial relativ kurzen Schneidbereich angeordnet. Der Schneidbereich weist eine in Axialrichtung gemessene Länge auf, die wesentlich kleiner ist als ein wirksamer Außendurchmesser der Schneidgruppen bei vollständig zurückgezogenen Schneidstoffkörpern. „Wesentlich kleiner“ bedeutet hierbei, dass die axiale Länge bzw. Ausdehnung des Schneidbereichs höchstens 80% des wirksamen Außendurchmessers der Schneidgruppen liegt. Anders ausgedrückt bedeuten „wesentlich kleiner“ somit: um mindestens 20 % kleiner. Die axiale Länge kann z.B. weniger als halb so groß sein wie der wirksame Außendurchmessers. Die ersten Schneidstoffkörper und die zweiten Schneidstoffkörper sind also so angeordnet, dass sie alle vollständig innerhalb eines in Axialrichtung gesehen relativ kurzen Schneidbereichs liegen. Aufgrund der relativ kurzen axialen Länge des Schneidbereichs sind derartige Honwerkzeuge besonders gut für die Erzeugung von Bohrungsformen mit einer axialen Kontur, also in Axialrichtung unterschiedlichem Durchmesser geeignet. Sie können alternativ oder zusätzlich auch zur Verfolgung einer solchen schon existierenden axialen Kontur der Bohrung verwendet werden. The cutting material bodies of the first cutting group and the second cutting group are arranged in an axially relatively short cutting area. The cutting area has a length measured in the axial direction, which is considerably smaller than an effective outer diameter of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. “Much smaller” here means that the axial length or extension of the cutting area is at most 80% of the effective outer diameter of the cutting groups. In other words, “significantly smaller” means: at least 20% smaller. The axial length can e.g. be less than half the effective outer diameter. The first cutting material bodies and the second cutting material bodies are thus arranged in such a way that they all lie completely within a cutting region that is relatively short in the axial direction. Because of the relatively short axial length of the cutting area, honing tools of this type are particularly well suited for producing bore shapes with an axial contour, that is to say with different diameters in the axial direction. Alternatively or additionally, they can also be used to track such an existing axial contour of the bore.
Die axiale Länge bzw. Ausdehnung des Schneidbereichs kann z.B. bei weniger als 40% des wirksamen Außendurchmessers der Schneidgruppen und/oder bei weniger als 20% der Bohrungslänge der Bohrung liegen.The axial length or extension of the cutting area can e.g. are less than 40% of the effective outer diameter of the cutting groups and / or less than 20% of the bore length of the bore.
Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass die besondere Aufteilung von Schneidstoffkörpern auf den ersten und zweiten Trägern besondere Vorteile bietet. Jeder der ersten Träger deckt mit den daran angebrachten ersten Schneidstoffkörpern (z.B. ein breiter Vollbelag oder mehrere schmale, leistenförmige Schneidstoffkörper pro Träger) einen gewissen, relativ breiten Umfangsbereich ab. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Honbearbeitung mithilfe der ersten Schneidgruppe u.a. besonders gute Rundheitswerte der erzeugten Bohrung erzielt werden können. Bei den Varianten mit mehreren schmalen Schneidstoffkörpern pro erstem Träger ergeben sich aufgrund der Vielzahl von ersten Schneidstoffkörpern, die gleichzeitig in Eingriff mit der Bohrungsinnenwand sind, auch bei stark materialabtragender Formgebung gute Standzeiten. Bei den Varianten mit relativ breiten ersten Schneidstoffkörpern ist ebenfalls ein relativ effizienter Materialabtrag bei geringem Verschleiß möglich.Investigations by the inventors have shown that the special division of cutting material bodies on the first and second carriers offers particular advantages. Each of the first carriers covers a certain, relatively wide circumferential area with the first cutting material bodies attached to it (e.g. a wide solid covering or several narrow, strip-shaped cutting material bodies per carrier). It has been shown that when honing using the first cutting group, i.a. particularly good roundness values of the bore produced can be achieved. In the variants with several narrow cutting material bodies per first carrier, the large number of first cutting material bodies, which are simultaneously in engagement with the inner wall of the bore, results in good service lives even in the case of strongly material-removing shapes. In the variants with relatively wide first cutting material bodies, a relatively efficient material removal with little wear is also possible.
Die zweite Schneidgruppe mit einzelnen, relativ schmalen Schneidstoffkörpern bietet nach den Erkenntnissen der Erfinder andere Vorteile. So wurde festgestellt, dass einzelne, individuell in unterschiedliche Radialrichtungen zustellbare zweite Schneidstoffkörper in der Tendenz satter (besserer, gleichmäßigerer Flächenkontakt) auf einer vorliegenden Oberfläche aufliegen können als erste Schneidstoffkörper, die nur gemeinsam bzw. gruppenweise pro zweitem Träger in einer gemeinsamen Radialrichtung an die Bohrungsinnenwand angedrückt werden können. Hierdurch sind besondere hohe Oberflächengüten erreichbar.According to the inventors' findings, the second cutting group with individual, relatively narrow cutting material bodies offers other advantages. It was found that individual, individually adjustable second cutting material bodies, which can be adjusted in different radial directions, tend to lie more firmly (better, more even surface contact) on an existing surface than first cutting material bodies, which only work together or in groups per second carrier in a common radial direction against the inner wall of the bore can be pressed. This enables particularly high surface qualities to be achieved.
Die Gesamt-Schneidfläche der zweiten Schneidgruppe kann geringer sein als die Gesamt-Schneidfläche der ersten Schneidgruppe. Das kann insbesondere dann günstig sein, wenn mit der zweiten Schneidgruppe nur relativ wenig substantieller Materialabtrag erzielt werden soll, z.B. beim Plateauhonen oder beim Glätten einer vorher mit gröberem Schneidmittel bearbeiteten Oberfläche.The total cutting area of the second cutting group can be less than the total cutting area of the first cutting group. This can be particularly advantageous if only relatively little substantial material removal is to be achieved with the second cutting group, e.g. when plateau honing or smoothing a surface previously worked with coarser cutting agent.
Die erste und die zweite Schneidgruppe können bezüglich Art und Dimensionierung der Schneidstoffkörper so aneinander und an den Honprozess angepasst sein, dass sie beim vorgesehenen Honprozess mehr oder weniger gleich stark bzw. gleich schnell verschleißen. Das ist u.a. günstig für eine wirtschaftliche Neubestückung.The first and the second cutting group can be adapted to one another and to the honing process with regard to the type and dimensioning of the cutting material bodies in such a way that they wear out more or less equally or equally quickly in the intended honing process. Among other things, this is favorable for an economical new equipment.
Bei vielen Ausführungsformen ist die Anzahl zweiter Schneidstoffkörper größer als die Anzahl erster Schneidstoffkörper, u.a. um vergleichbare Standzeiten und Überdeckungen zu erhalten.In many embodiments, the number of second cutting material bodies is greater than the number first cutting material body, among other things in order to obtain comparable service life and coverage.
Bei den Varianten mit mehreren schmalen Schneidstoffkörpern pro erstem Träger sind vorzugsweise an der radialen Außenseite eines ersten Trägers mehr als zwei erste Schneidstoffkörper angebracht, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr erste Schneidstoffkörper. Erfahrungsgemäß sind häufig zwischen drei und sieben erste Schneidstoffkörper pro Träger vorteilhaft.In the variants with a plurality of narrow cutting material bodies per first carrier, more than two first cutting material bodies are preferably attached to the radial outside of a first carrier, for example three, four, five, six, seven or more first cutting material bodies. Experience has shown that between three and seven first cutting material bodies per carrier are often advantageous.
Der gegenseitige Abstand zwischen unmittelbar benachbarten ersten Schneidstoffkörpern liegt bei manchen Ausführungsformen dieser Varianten in der Größenordnung der Umfangsbreite der Schneidstoffkörper oder darunter. Wenn der gegenseitige Abstand kleiner als die Umfangsbreite der ersten Schneidstoffkörper ist, kann in Umfangsrichtung betrachtet ein relativ hoher Flächenanteil des abrasiven Materials der ersten Schneidstoffkörper sichergestellt werden, so dass hoher Materialabtrag bei gleichzeitig geringem Verschleiß möglich ist. Abgetragene Materialspäne können durch die zwischen den ersten Schneidstoffkörpern liegenden Kanäle gut mittels Kühlschmierstoff abgeführt werden, so dass die Gefahr des Zusetzens der abrasiven Außenflächen der Schneidstoffkörper gering gehalten werden kann.In some embodiments of these variants, the mutual distance between immediately adjacent first cutting material bodies is of the order of magnitude of the circumferential width of the cutting material bodies or less. If the mutual distance is smaller than the circumferential width of the first cutting material body, viewed in the circumferential direction, a relatively high proportion of the area of the abrasive material of the first cutting material body can be ensured, so that high material removal with low wear is possible. Material chips that have been removed can be removed well by means of cooling lubricant through the channels lying between the first cutting material bodies, so that the risk of clogging of the abrasive outer surfaces of the cutting material bodies can be kept low.
Vorzugsweise decken die von einem ersten Träger getragenen ersten Schneidstoffkörper mit ihren außen liegenden Schneidflächen insgesamt einen Umfangswinkelbereich ab, der mindestens 30% oder mindestens 50% der Umfangsbreite des Trägers entspricht, so dass bei der ersten Schneidgruppe in Umfangsrichtung betrachtet eine relativ große Gesamt-Schneidfläche genutzt und damit ggf. eine relativ hohe Abtragleistung bei hoher Standzeit erzielt werden kann.The outer cutting surfaces of the first cutting material bodies carried by a first carrier preferably cover a total circumferential angle range which corresponds to at least 30% or at least 50% of the circumferential width of the carrier, so that a relatively large total cutting surface is used in the first cutting group when viewed in the circumferential direction and thus a relatively high stock removal rate can be achieved with a long service life.
Es kann ausreichen, wenn die zweite Schneidgruppe relativ wenige, in unterschiedliche Radialrichtungen zustellbare schmale zweite Schneidstoffkörper aufweist, beispielsweise vier, sechs, acht oder zehn zweite Schneidstoffkörper. Die zweiten Schneidstoffkörper können symmetrisch oder unsymmetrisch über den Umfang des Honwerkzeugs verteilt sein.It may be sufficient if the second cutting group has a relatively small number of narrow second cutting material bodies that can be set in different radial directions, for example four, six, eight or ten second cutting material bodies. The second cutting material bodies can be distributed symmetrically or asymmetrically over the circumference of the honing tool.
Erste Träger und zweite Träger und die zugehörigen Schneidstoffkörper sind bei manchen Ausführungsformen in Umfangsrichtung abwechselnd am Werkzeugkörper angeordnet. Die Verteilung in Umfangsrichtung kann variieren. Vorzugsweise ist zwischen in Umfangsrichtung benachbarten ersten Trägern wenigstens ein zweiter Träger angeordnet. Es kann sein, dass zwischen einem Paar unmittelbar benachbarter erster Träger genau ein zweiter Träger mit einem zugehörigen zweiten Schneidstoffkörper angeordnet ist. An anderer Stelle des Umfangs und/oder bei einer anderen Ausführungsform kann es so sein, dass zwischen unmittelbar benachbarten ersten Trägern zwei oder mehr zweite Träger angeordnet sind, so dass es zweite Träger gibt, die in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart sind. Auf diese Weise kann die in Umfangsrichtung betrachtete Dichte der zweiten Träger und/oder der davon getragenen zweiten Schneidstoffkörper für jede Anwendung optimiert werden.In some embodiments, the first carrier and second carrier and the associated cutting material bodies are arranged alternately on the tool body in the circumferential direction. The distribution in the circumferential direction can vary. At least one second carrier is preferably arranged between first carriers which are adjacent in the circumferential direction. It may be that exactly a second carrier with an associated second cutting material body is arranged between a pair of immediately adjacent first carriers. At another point on the circumference and / or in another embodiment, it may be the case that two or more second carriers are arranged between immediately adjacent first carriers, so that there are second carriers which are immediately adjacent in the circumferential direction. In this way, the circumferential density of the second carrier and / or the second cutting material body carried by it can be optimized for each application.
Eine in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßige Verteilung von ersten und zweiten Trägern ist möglich. Bei vielen Ausführungsformen sind jedoch die ersten Träger und die zweiten Träger in Umfangsrichtung ungleichmäßig verteilt angeordnet, insbesondere so, dass zwischenliegende Umfangswinkel variieren.A uniform distribution of the first and second carriers, viewed in the circumferential direction, is possible. In many embodiments, however, the first carriers and the second carriers are arranged unevenly distributed in the circumferential direction, in particular such that intermediate circumferential angles vary.
Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass jeweils Paare gleichartiger Träger und Schneidstoffkörper an diametral gegenüberliegenden Positionen des Umfangs angeordnet sind, so dass sich bei der Zustellung aufgrund dieser Symmetrie keine konstruktiv bedingten resultierenden Querkräfte ergeben, die zu einer ungewollten Auslenkung des Honwerkzeugs bei der Bearbeitung führen können.The arrangement is preferably such that pairs of the same type of carrier and cutting material body are arranged at diametrically opposite positions on the circumference, so that, due to this symmetry, there are no design-related resulting transverse forces which lead to an undesired deflection of the honing tool during machining can.
Die ersten Schneidstoffkörper und die zweiten Schneidstoffkörper können in Axialrichtung die gleiche Länge haben. Wenn darüber hinaus alle im gleichen Axialabschnitt angeordnet sind, ergibt sich die axiale Länge des Schneidbereichs aus der axialen Länge der ersten und zweiten Schneidstoffkörper. Die ersten und zweiten Schneidstoffkörper können auch axial leicht gegeneinander versetzt sein, so dass die axiale Länge des Schneidbereichs etwas größer werden kann als die axiale Länge der längsten der Schneidstoffkörper.The first cutting material body and the second cutting material body can have the same length in the axial direction. If, moreover, all are arranged in the same axial section, the axial length of the cutting region results from the axial length of the first and second cutting material bodies. The first and second cutting material bodies can also be slightly axially offset from one another, so that the axial length of the cutting region can become somewhat larger than the axial length of the longest of the cutting material bodies.
Bei einer Ausführungsform sind die ersten Schneidstoffkörper in Axialrichtung kürzer als die zweiten Schneidstoffkörper. Die axiale Länge der ersten Schneidstoffkörper kann beispielsweise weniger als 80 % oder weniger als 70 % der axialen Länge der zweiten Schneidstoffkörper betragen, in der Regel aber nicht weniger als 50% dieser Länge. Damit kann erreicht werden, dass die erste Schneidgruppe im zugestellten Zustand, also bei Bearbeitung der Bohrungsinnenfläche, in einem effektiven ersten Schneidbereich wirkt, der kürzer als der Schneidbereich des Honwerkzeugs ist. Damit können z.B. Bohrungsabschnitte mit in Axialrichtung stärkerer Durchmesseränderung (kleine Radien) besonders gut bearbeitet werden. Es ist auch möglich, dass zweite Schneidstoffkörper in Axialrichtung kürzer sind als erste Schneidstoffkörper.In one embodiment, the first cutting material bodies are shorter in the axial direction than the second cutting material bodies. The axial length of the first cutting material body can be, for example, less than 80% or less than 70% of the axial length of the second cutting material body, but generally not less than 50% of this length. In this way it can be achieved that the first cutting group in the delivered state, that is to say when machining the inner bore surface, acts in an effective first cutting area that is shorter than the cutting area of the honing tool. With this e.g. Bore sections with a larger diameter change in the axial direction (small radii) can be machined particularly well. It is also possible that second cutting material bodies are shorter in the axial direction than first cutting material bodies.
Bei manchen Ausführungsformen sind die zweiten Schneidstoffkörper in Bezug auf den Werkzeugkörper elastisch nachgiebig gelagert. Durch die elastisch nachgiebige Lagerung kann die Fähigkeit der zweiten Schneidstoffkörper zu einer Konturverfolgung ohne Anpressdruckspitzen verbessert werden, was sich positiv auf die Güte der erzielbaren Oberflächen auswirken kann. Die elastische Nachgiebigkeit kann auf unterschiedliche Weisen erreicht werden. Beispielsweise ist es möglich, innerhalb des zweiten Zustellsystems bis zum Träger ohne konstruktiv bedingte Nachgiebigkeit zu arbeiten und eine elastische Nachgiebigkeit zwischen Träger und getragenem Schneidstoffkörper vorzusehen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in einem Zwischenraum zwischen einem Schneidstoffkörper und dem den Schneidstoffkörper tragenden Träger eine elastisch nachgiebige Zwischenschicht angeordnet ist, die beispielsweise durch eine Schicht aus einem Elastomer gebildet sein kann. Die Zwischenschicht kann den Zwischenraum vollständig ausfüllen, um das Eindringen von Schneidmittelresten oder Abrieb zu vermeiden. Bezüglich dieses Teilaspekts wird auf die
Bei manchen Ausführungsformen wird die elastische Nachgiebigkeit dadurch erreicht, dass die zweiten Träger nahe an oder angrenzend an einen zweiten Schneidstoffkörper einen elastisch nachgiebigen Abschnitt mit (trägermaterial-freien) Aussparungen und einstückig mit dem Träger ausgebildeten Federelementen aufweist. Im Vergleich zu ebenfalls möglichen Konstruktionen mit gesonderten Federn innerhalb des Zustellsystems zeichnen sich derartige Varianten mit monolithisch integrierten Federelementen unter anderem dadurch aus, dass die Federkraft mit hoher Präzision bei der Fertigung der Träger vorgegeben werden kann. Diese Lösung ist außerdem äußert robust und langlebig.In some embodiments, the elastic flexibility is achieved in that the second carrier has an elastically flexible section with (recess material-free) recesses and spring elements formed in one piece with the carrier, close to or adjacent to a second cutting material body. In comparison to similarly possible designs with separate springs within the delivery system, such variants with monolithically integrated spring elements are characterized, among other things, by the fact that the spring force can be specified with high precision during the manufacture of the carriers. This solution is also extremely robust and durable.
Bei Varianten mit gesonderten Federn zur nachgiebigen Lagerung der zweiten Schneidstoffkörper und bei Varianten mit den Aussparungen im Trägermaterial kann es passieren, dass Abrieb in den Federbereich gerät und die Funktion beeinträchtigt. Das wird bei manchen Ausführungsformen dadurch verhindert, dass der von Federmaterial freie Bereich zwischen Federwindungen oder in den Aussparungen mit einem elastisch nachgiebigen Elastomermaterial oder einem anderen elastisch nachgiebigen Füllmaterial ausgefüllt ist. Dadurch bleibt die Federwirkung langfristig erhalten. Durch Auswahl geeigneter elastisch nachgiebiger Füllmaterialien kann die Federcharakteristik, z.B. die „Härte“ der Federung, präzise eingestellt werden. Es können einige der alle Freiräume im Federbereich ausgefüllt sein. Diese Maßnahmen können unabhängig von den sonstigen Merkmalen der Erfindung auch bei nicht-erfindungsgemäßen Honwerkzeugen mit elastischer Nachgiebigkeit im Honwerkzeug genutzt werdenIn the case of variants with separate springs for the flexible storage of the second cutting material bodies and in the case of variants with the cutouts in the carrier material, it can happen that abrasion gets into the spring area and impairs the function. In some embodiments, this is prevented by filling the area between spring windings or in the recesses free of spring material with an elastically flexible elastomer material or another elastically flexible filling material. This keeps the spring effect in the long term. By selecting suitable elastically flexible filling materials, the spring characteristics, e.g. the "hardness" of the suspension can be set precisely. Some of the free spaces in the spring area can be filled. These measures can be used independently of the other features of the invention also in honing tools not according to the invention with elastic compliance in the honing tool
Bei manchen Ausführungsformen weist das Honwerkzeug eine Führungsgruppe mit mehreren um den Umfang des Werkzeugkörpers verteilten Führungsleisten auf. Diese können fest am Werkzeugkörper angebracht sein. Einzelne, mehrere oder alle Führungsleisten können sich wenigstens teilweise in axiale Bereiche außerhalb des Schneidbereichs erstrecken. Bei manchen Ausführungsformen sind die Führungsleisten ausschließlich innerhalb des Schneidbereichs angeordnet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch in Bohrungsabschnitten mit axial stark variierendem Durchmesser die Führungsleisten nicht in ungewollten Kontakt mit der Bohrungsinnenfläche kommen. Eine, mehrere oder alle Führungsleisten können unmittelbar neben einem zweiten Träger angeordnet sein, so dass die benachbarten zweiter Träger durch die unmittelbar benachbarte Führungsleiste geschützt werden.In some embodiments, the honing tool has a guide group with a plurality of guide strips distributed around the circumference of the tool body. These can be firmly attached to the tool body. Individual, several or all guide strips can at least partially extend into axial areas outside the cutting area. In some embodiments, the guide strips are arranged only within the cutting area. This can ensure that the guide strips do not come into unwanted contact with the inner surface of the bore even in bore sections with an axially widely varying diameter. One, several or all guide rails can be arranged directly next to a second carrier, so that the adjacent second carriers are protected by the immediately adjacent guide rail.
Ein weiterer Beitrag zur Erzielung hoher Oberflächengüten wird bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass das Honwerkzeug ein integriertes mehrachsiges Gelenk zum begrenzt beweglichen Ankoppeln des Werkzeugkörpers an ein Anschlussstück aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein axialer Abstand zwischen dem Gelenk und dem mit Schneidstoffkörpern ausgestalteten Schneidbereich kleiner als der wirksame Außendurchmesser der Schneidgruppen bei vollständig zurückgezogenen Schneidstoffkörpern ist. Dadurch ergibt sich eine axial kompakte Bauweise. Außerdem können eventuelle Kippmomente beim Auftreten einer Schrägstellung der Werkzeugachse gegenüber der Rotationsachse der Antriebsspindel gering gehalten werden, was sich nach den Erfahrungen der Erfinder positiv auf die Oberflächenqualität der gehonten Bohrungsinnenfläche auswirken kann. Der axiale Abstand wird im Kontext dieser Anmeldung zwischen der Ebene des Gelenkpunktes und dem axialen Ende des Schneidbereichs gemessen.A further contribution to achieving high surface qualities is achieved in some embodiments in that the honing tool has an integrated multi-axis joint for coupling the tool body to a connecting piece with limited mobility. It is preferably provided that an axial distance between the joint and the cutting area configured with cutting material bodies is smaller than the effective outer diameter of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. This results in an axially compact design. In addition, any tilting moments when the tool axis is inclined relative to the axis of rotation of the drive spindle can be kept low, which, according to the inventors' experience, can have a positive effect on the surface quality of the honed inner bore surface. The axial distance is measured in the context of this application between the plane of the hinge point and the axial end of the cutting area.
Die Erfindung betrifft auch ein Feinbearbeitungsverfahren zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Feinbearbeiten von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen. Das Feinbearbeitungsverfahren umfasst mindestens eine Honoperation, bei der ein aufweitbares Honwerkzeug innerhalb der Bohrung zur Erzeugung einer Hubbewegung in Axialrichtung der Bohrung hin- und her bewegt und gleichzeitig zur Erzeugung einer der Hubbewegung überlagerten Drehbewegung gedreht wird, wobei bei der Honoperation ein Honwerkzeug gemäß der beanspruchten Erfindung verwendet wird.The invention also relates to a finishing process for machining the inner surface of a bore in a workpiece, in particular for finishing cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston machines. The finishing process comprises at least one honing operation in which an expandable honing tool is moved back and forth within the bore to produce a lifting movement in the axial direction of the bore and is simultaneously rotated to produce a rotary movement superimposed on the lifting movement, wherein a honing tool according to the claimed invention is used in the honing operation is used.
Gemäß einer Weiterbildung wird eine Honoperation als mehrstufige Honoperation durchgeführt, wobei in einer ersten Honstufe die erste Schneidgruppe an die Bohrungsinnenfläche angedrückt und mittels der ersten Schneidgruppe mittels axial ungleichmäßigen Materialabtrags ausgehend von einer Ausgangsform eine von der Kreiszylinderform abweichende, vorzugsweise rotationssymmetrische, Bohrungsform erzeugt wird, und wobei danach in einer zweiten Honstufe die zweite Schneidgruppe zugestellt und mittels der zweiten Schneidgruppe an der Bohrungsinnenfläche eine gewünschte Oberflächenstruktur im Wesentlichen ohne Veränderung der Makroform der Bohrung erzeugt wird. Das Honwerkzeug kann also hier ohne zwischengeschalteten Werkzeugwechsel einerseits zur Veränderung der Bohrungsform mittels axial ungleichmäßigen Materialabtrags genutzt werden (erste Honstufe) als auch, danach, bei zurückgezogener erster Schneidgruppe und zugestellter zweiter Schneidgruppe, zur Verbesserung der Oberflächenstruktur der Bohrungsinnenfläche, im Wesentlichen ohne weiteren Materialabtrag bzw. mit höchstens sehr geringem Materialabtrag. According to a further development, a honing operation is carried out as a multi-stage honing operation, the first cutting group being pressed against the inner surface of the bore in a first honing stage and a bore shape which deviates from the circular cylindrical shape, preferably being rotationally symmetrical, is generated using the first cutting group by means of axially uneven material removal, and the second cutting group is then fed in a second honing step and a desired surface structure is produced on the inner surface of the bore by means of the second cutting group, essentially without changing the macro shape of the bore. The honing tool can therefore be used here without changing the tool on the one hand to change the shape of the bore by means of axially uneven material removal (first honing step) and, afterwards, with the first cutting group withdrawn and the second cutting group delivered, to improve the surface structure of the inner bore surface, essentially without further material removal or with at most very little material removal.
Da auf einen Werkzeugwechsel zwischen den beiden Honstufen verzichtet werden kann, kann die Taktzeit gegenüber Verfahren mit Werkzeugwechsel erheblich reduziert werden. Außerdem können Ungenauigkeiten, die durch einen Werkzeugwechsel verursacht werden können, vermieden werden.Since there is no need for a tool change between the two honing stages, the cycle time can be significantly reduced compared to methods with tool change. In addition, inaccuracies that can be caused by a tool change can be avoided.
Vorzugsweise wird in der ersten Honstufe mit einer Wegsteuerung gearbeitet, um die angestrebte Bohrungsform mit hoher Genauigkeit zu erzielen. In der zweiten Honstufe wird vorzugsweise kraftgesteuert gehont. Dabei ist bei manchen Varianten vorgesehen, über die gesamte Länge der Bohrung mit im Wesentlichen konstanter Anpresskraft zu honen, um eine über die gesamte Länge weitgehend gleichmäßige Oberflächenstruktur zu erzielen.In the first honing stage, a path control is preferably used in order to achieve the desired bore shape with high accuracy. In the second honing step, honing is preferably carried out under force control. In some variants, it is provided that honing over the entire length of the bore with an essentially constant pressing force in order to achieve a surface structure that is largely uniform over the entire length.
Bei anderen Varianten wird die Bohrung steuerungstechnisch in mindestens zwei benachbarte axiale Bohrungsabschnitte (einen ersten Bohrungsabschnitt und mindestens einen zweiten Bohrungsabschnitt) unterteilt und die Steuerung erfolgt so, dass sich die Honparameter in den Bohrungsabschnitten unterscheiden, wobei z.B. in einem der Bohrungsabschnitte mit größerer Andrückkraft gehont wird als in einem anderen Bohrungsabschnitt. Die Oberflächen in den Bohrungsabschnitten können dadurch hinsichtlich unterschiedlicher Bedingungen während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs optimiert werden (z.B. Kolbengeschwindigkeit bei Hubkolbenmotoren).In other variants, the bore is subdivided in terms of control technology into at least two adjacent axial bore sections (a first bore section and at least a second bore section) and the control is carried out in such a way that the honing parameters differ in the bore sections, e.g. honing in one of the bore sections with greater pressing force than in another bore section. The surfaces in the bore sections can thus be optimized with regard to different conditions during intended use (e.g. piston speed in reciprocating engines).
FigurenlisteFigure list
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
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1 zeigt eine schrägperspektivische schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Honwerkzeugs gemäß der beanspruchten Erfindung; -
2 zeigt eine Ansicht des Honwerkzeugs aus1 in Axialrichtung auf das spindelferne Ende; -
3 zeigt eine Seitenansicht des Honwerkzeugs aus1 ; -
4 zeigt einen Schnitt in einer die Werkzugachse enthaltende Radialebene durch einzeln zustellbare zweite Schneidstoffkörper gemäß Linie IV-IV in2 ; -
5 zeigt einen Schnitt in einer die Werkzugachse enthaltende Radialebene durch erste Träger gemäß Linie V-V in2 ; -
6 zeigt einen Schnitt in einer die Werkzugachse enthaltende Radialebene durch erste Träger einer anderen Ausführungsform; -
7 bis10 zeigen verschiedene Varianten von leistenförmigen zweiten Trägern, die im Bereich nahe der Außenfläche zur Befestigung eines Schneidstoffkörpers durch ein Muster von Ausnehmungen und integrale Federelemente elastisch nachgiebig ausgestaltet sind.
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1 shows an oblique perspective schematic view of an embodiment of a honing tool according to the claimed invention; -
2nd shows a view of the honing tool1 in the axial direction to the end remote from the spindle; -
3rd shows a side view of the honing tool1 ; -
4th shows a section in a radial plane containing the tool axis through individually deliverable second cutting material body according to line IV-IV in2nd ; -
5 shows a section in a radial plane containing the tool axis through first carrier according to line VV in2nd ; -
6 shows a section in a radial plane containing the tool axis through first carrier of another embodiment; -
7 to10th show different variants of strip-shaped second carriers, which are designed to be elastically resilient in the area near the outer surface for fastening a cutting material body by means of a pattern of recesses and integral spring elements.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Das Honwerkzeug hat einen aus einem Stahlwerkstoff gefertigten Werkstoffkörper
In dem der Kupplungsstruktur
Bei dem Ausführungsbeispiel sind alle Schneidstoffkörper als in Umfangsrichtung schmale Schneidstoffleisten ausgebildet, deren in Umfangsrichtung gemessene Breite BS klein gegenüber der axialen Länge
Das Honwerkzeug hat nur einen einzigen Schneidbereich
Bei dem Honwerkzeug
Bei den Trägern
Die außenliegenden Trägerabschnitte
Die zweiten Träger
Die ersten Träger
Jeder der zweiten Träger
Die ersten Schneidstoffkörper
Die kürzeren ersten Schneidstoffkörper können bei anderen Ausführungsformen auch etwa in der Mitte des Schneidbereichs oder am oberen, dem Kupplungsabschnitt zugewandten Ende des Schneidbereichs angeordnet sein.In other embodiments, the shorter first cutting material bodies can also be arranged approximately in the middle of the cutting area or at the upper end of the cutting area facing the coupling section.
Die ersten Schneidstoffkörper sind sehr verschleißbeständig und weisen vorzugsweise Diamantschneidkörner in metallischer Bindung auf. Die zweiten Schneidstoffkörper können anders aufgebaut sein, z.B. mit keramischer Bindung oder Kunststoffbindung.The first cutting material bodies are very wear-resistant and preferably have diamond cutting grains in a metallic bond. The second cutting material bodies can be constructed differently, e.g. with ceramic bond or plastic bond.
Das Honwerkzeug weist weiterhin eine Führungsgruppe mit mehreren um den Umfang des Werkzeugkörpers verteilten, nicht-schneidenden Führungsleisten
Zwei diametral gegenüber liegende Führungsleisten
Einige nicht von außen erkennbare Besonderheiten des Honwerkzeugs sind anhand der Schnittdarstellungen der
Das erste Zustellsystem
Analog ist die Zustellung bei der zweiten Schneidgruppe gelöst. Das zweite Zustellsystem hat ein zweites Zustellelement
Wie in
Die Schnittdarstellungen der
Die zweiten Träger
Bei den Ausführungsbeispielen, die anhand der
Eine Variante dieser Bauformen wird anhand
Das Honwerkzeug kann für eine Vielzahl von Feinbearbeitungsverfahren zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung mit einem Werkstück verwendet werden. Bei einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, das Honwerkzeug zum Feinbearbeiten von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen zu verwenden, bei denen ausgehend von einer Bohrung mit einer beispielsweise kreiszylindrischen Ausgangsform eine vorzugsweise rotationssymmetrische Bohrung mit einem axialen Konturverlauf hergestellt werden soll, also eine Bohrung, die in unterschiedlichen axialen Abschnitten unterschiedliche Durchmesser hat, welche mehr oder weniger kontinuierlich ineinander übergehen. Es kann sich beispielsweise um eine konische Bohrungsform oder um eine flaschenförmige Bohrungsform oder tonnenförmige Bohrungsform handeln.The honing tool can be used for a variety of finishing processes to machine the inside surface of a hole with a workpiece. In one variant of the method, the honing tool is provided for the fine machining of cylinder running surfaces in the manufacture of cylinder blocks or cylinder liners for Reciprocating machines to be used, in which, starting from a bore with, for example, a circular cylindrical starting shape, a preferably rotationally symmetrical bore with an axial contour profile is to be produced, i.e. a bore that has different diameters in different axial sections, which merge more or less continuously into one another. It can be, for example, a conical bore shape or a bottle-shaped bore shape or barrel-shaped bore shape.
Dazu wird das Honwerkzeug an die Arbeitsspindel einer Bearbeitungsmaschine angekoppelt. Die Ausgangsform sei im Beispielsfall kreiszylindrisch und kann mittels Honen oder auch mittels einer Feinbearbeitung mit definierter Schneide, beispielsweise Feindrehen, hergestellt sein. In einer ersten Honstufe wird die erste Schneidgruppe verwendet. Diese wird nach Einführen des Honwerkzeugs in die Bohrung mithilfe des ersten Zustellsystems an die Bohrungsinnenfläche angedrückt. Mittels der ersten Schneidgruppe wird dann ausgehend von der Ausgangsform durch axial ungleichmäßigen Materialabtrag eine von der Kreiszylinderform abweichende rotationssymmetrische Bohrungsform erzeugt. Dazu kann beispielsweise die Andrückkraft als Funktion der Hublage des Honwerkzeugs in der Bohrung mittels der Steuerung so variiert werden, dass in Bereichen mit höherer Andrückkraft mehr Material abgetragen wird, so dass größere Innendurchmesser entstehen als in anderen Bereichen. Alternativ oder zusätzlich kann durch Variation der Hublänge der Bearbeitungshübe ein axial ungleichmäßiger Materialabtrag erzeugt werden, beispielsweise durch Reduzierung der axialen Höhe des oberen Umkehrpunkts der Hubbewegung bei gleichbleibendem unterem Umkehrpunkt.For this purpose, the honing tool is coupled to the work spindle of a processing machine. In the example, the initial shape is circular-cylindrical and can be produced by honing or also by means of fine machining with a defined cutting edge, for example fine turning. The first cutting group is used in a first honing stage. After inserting the honing tool into the hole, it is pressed against the inner surface of the hole using the first infeed system. Using the first cutting group, a rotationally symmetrical bore shape deviating from the circular cylinder shape is then produced starting from the initial shape by axially uneven material removal. For this purpose, for example, the pressure force as a function of the stroke position of the honing tool in the bore can be varied by means of the control system in such a way that more material is removed in areas with a higher pressure force, so that larger inner diameters are created than in other areas. Alternatively or additionally, an axially non-uniform material removal can be produced by varying the stroke length of the machining strokes, for example by reducing the axial height of the upper reversal point of the stroke movement while the lower reversal point remains the same.
Wenn die gewünschte rotationssymmetrische Bohrungsform im Rahmen der für diese erste Honstufe vorgesehenen Spezifikation erreicht ist (kann z.B. mittels pneumatischer Durchmessermessung festgestellt werden), wird die erste Schneidgruppe zurückgezogen und die zweite Schneidgruppe zugestellt. Bei der dann folgenden zweiten Honstufe wird mithilfe der einzelnen in unterschiedlichen Radialrichtungen zugestellten Einzelleisten der zweiten Schneidgruppe nur noch ein geringer Materialabtrag oder fast kein Materialabtrag geleistet, so dass sich die Makroform der Bohrung nicht oder nicht wesentlich ändert, sondern lediglich die gewünschte Oberflächenstruktur entsteht.When the desired rotationally symmetrical bore shape has been reached within the specification provided for this first honing step (can be determined, for example, by means of pneumatic diameter measurement), the first cutting group is withdrawn and the second cutting group is fed. In the second honing step that then follows, only a small amount of material or almost no material is removed with the aid of the individual strips of the second cutting group, which are supplied in different radial directions, so that the macro shape of the bore does not change or does not change significantly, but rather only the desired surface structure is created.
In vielen Fällen wird das Feinbearbeitungsverfahren dazu genutzt, eine rotationssymmetrische Bohrungsform mit axialem Konturverlauf, also axial unterschiedlichen Durchmessern, zu erzeugen und daran ohne zwischenzeitlichen Werkzeugwechsel die geeigneten Oberflächenstruktur bzw. Oberflächenstrukturverteilung zu generieren. Prinzipiell ist es auch möglich, das Honwerkzeug zum Erzeugen und/oder zum Bearbeiten von Bohrungsformen zu verwenden, die im wenigsten einen Bohrungsabschnitt eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform haben. Eine Bohrung kann beispielsweise in wenigstens einem Abschnitt eine ovale Bohrungsform oder eine Kleeblatt-Form aufweisen. Hierfür geeignete Honwerkzeug-Ausführungsformen haben vorzugsweise in der ersten Schneidgruppe, also in derjenigen mit den in Umfangsrichtung relativ breiten ersten Trägern, nur ein einziges Paar von diametral gegenüberliegenden ersten Trägern mit entsprechenden ersten Schneidstoffkörpern (zum Beispiel Vollbelag oder mehrere Einzelleisten in Abstand zueinander). Die Umfangsbreite beträgt dabei vorzugsweise weniger als 90 oder weniger als 60°. Bei der Erzeugung dieser Bohrungsform kann z.B. die Andrückkraft in Abhängigkeit von der Rotationsstellung des Honwerkzeugs variiert werden, um durch phasenweise Steigerung des Anpressdrucks Bereich mit größerem Durchmesser und durch Verringerung des Anpressdrucks Bereiche mit kleinerem Durchmesser zu erzeugen. Gegebenenfalls können auch Verfahren gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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