DE102019220394A1 - Feinbearbeitungsverfahren und Feinbearbeitungsmaschine - Google Patents

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Florian Kranichsfeld
Robert Kapp
Uwe Müller
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Abstract

Ein Feinbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten einer rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Werkstückoberfläche an einem Werkstück (W) mittels mindestens einer Feinbearbeitungsoperation wird in einer Feinbearbeitungsmaschine (100) unter Steuerung einer Steuereinheit (120) der Feinbearbeitungsmaschine durchgeführt. Dabei wird zur Erzeugung von Materialabtrag an der Werkstückoberfläche ein Feinbearbeitungswerkzeug (115) mit geometrisch unbestimmten Schneiden verwendet und es wird eine Relativbewegung zwischen dem Feinbearbeitungswerkzeug (120) und dem Werkstück (W) erzeugt. Ein flüssiger Kühlschmierstoff wird in einen Eingriffsbereich zwischen dem Feinbearbeitungswerkzeug und der Werkstückoberfläche eingeleitet. Es wird eine Online-Messung mindestens einer für die Feinbearbeitung relevanten Eigenschaft des eingeleiteten Kühlschmierstoffs zur Erzeugung eines Kühlschmierstoff-Messsignals durchgeführt. Das Kühlschmierstoff-Messsignal oder eines daraus abgeleitetes Signal wird in der Steuereinheit (120) der Feinbearbeitungsmaschine verarbeitet und kann z.B. in Form einer Konzentrationsangabe an einer Anzeigeeinheit (130) angezeigt werden.

Description

  • ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECKNIK
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Feinbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten einer rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Werkstückoberfläche an einem Werkstück mittels mindestens einer Feinbearbeitungsoperation, die in einer Feinbearbeitungsmaschine unter Steuerung einer Steuereinheit der Feinbearbeitungsmaschine durchgeführt wird. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Feinbearbeitungsmaschine, die zur Durchführung des Feinbearbeitungsverfahrens geeignet ist.
  • Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Feinbearbeitung von Werkstückoberflächen mittels des Feinbearbeitungsverfahrens „Honen“.
  • Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem ein Honwerkzeug während einer Honoperation in der Bohrung eine aus zwei Komponenten bestehende Arbeitsbewegung ausführt, die zu einer charakteristischen Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenfläche führt, in der Regel mit überkreuzten Bearbeitungsspuren. Die von einer Arbeitsspindel einer Honmaschine auf das Honwerkzeug übertragene Arbeitsbewegung besteht daher in der Regel aus einer axial hin- und her gehenden Hubbewegung und einer dieser überlagerten Drehbewegung. Durch Honen sind endbearbeitete Oberflächen herstellbar, die extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen sowie hinsichtlich der Oberflächenstruktur genügen. Dementsprechend werden beispielsweise beim Motorenbau Zylinderlaufflächen, d.h. Innenflächen von Zylinderbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) oder in einer in ein Zylinderkurbelgehäuse einzubauenden Zylinderhülse, Lagerflächen für Wellen, z.B. in einer Kurbelwellenlagerbohrung, oder die zylindrischen Innenflächen in Pleuelaugen einer Honbearbeitung unterzogen. Auch Lagerflächen an Pleueln, Zahnrädern oder Bauteilen für andere Kraft- und Arbeitsmaschinen, beispielsweise Kompressoren, werden häufig mittels Honen bearbeitet.
  • Das Bearbeitungsverfahren Honen arbeitet mit gebundenem Schneidkorn unter ständiger Flächenberührung zwischen den abrasiven Arbeitsflächen der Schneidbeläge des Honwerkzeugs und der Bohrungsoberfläche. Ein Schneidbelag besteht bei Honwerkzeugen im Wesentlichen aus irregulär geformten Schneidkörnern unterschiedlicher Gestalt und Größe, die innerhalb eines Bindungssystems (auch als Bindung bezeichnet) gebunden sind. Durch die Auswahl der Art des Schneidbelags kann ein Honwerkzeug 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. Das Bindungssystem hat die Aufgabe, die gebundenen Schneidkörner so lange festzuhalten, bis sie durch den Schneidprozess abgestumpft sind. Dann sollen sie freigegeben werden, so dass neue, noch scharfkantige Schneidkörner in Eingriff mit dem Werkstück gelangen können (Selbstschärfungseffekt). Das Zerspanen des Werkstoffs wird durch aus der Bindung herausragende Schneidkörner bewirkt. Die Bindung sollte also gegenüber frei liegenden Teilen der Schneidkörner zurückgesetzt sein, so dass ein sogenannter Kornüberstand vorliegt.
  • Bei gattungsgemäßen Feinbearbeitungsverfahren wird ein flüssiger Kühlschmierstoff in einen Eingriffsbereich zwischen Feinbearbeitungswerkzeug und Werkstückoberfläche eingeleitet. Der Einsatz von Kühlschmierstoffen ist einerseits notwendig, um zwischen dem Schneidbelag und der Werkstückoberfläche eine ausreichende Schmierung zu erzeugen. Dadurch kann das Zerspanungsverhalten der einzelnen Schneidmittelkörner günstig beeinflusst werden. Außerdem wird durch die Einleitung von Kühlschmierstoff eine Spülung des Arbeitsbereichs erreicht, um zum Beispiel Späne und Abriebsteile der Schneidbeläge (Bindungsbestandteile und Schneidkristalle) vom Eingriffsbereich zu entfernen. Auch dies fördert die Gleichmäßigkeit der Schneidleistung während des Prozesses. Schließlich dient die Einleitung von Kühlschmierstoff auch der Kühlung des Eingriffsbereichs zwischen dem Feinbearbeitungswerkzeug und dem Werkstück, um einen möglichst temperaturstabilisierten Materialabtragprozess zu gewährleisten. Daher sind gattungsgemäße Feinbearbeitungsmaschinen mit einem maschineninternen Kühlschmierstoff-System ausgestattet, das dazu eingerichtet ist, vor, während und/oder nach einer Feinbearbeitungsoperation flüssigen Kühlschmierstoff (abgekürzt auch als KSS bezeichnet) in den Eingriffsbereich zwischen Feinbearbeitungswerkzeug und Werkstückoberfläche einzuleiten.
  • Die hier in Betracht gezogenen Feinbearbeitungsverfahren, bei denen die Werkstückoberflächen mithilfe von Feinbearbeitungswerkzeugen mit geometrisch unbestimmten Schneiden bearbeitet werden, sind häufig die letzten Bearbeitungsverfahren einer Prozesskette und bestimmen somit entscheidend die Oberflächenqualität des fertig bearbeiteten Werkstücks.
  • Es kann auch bei sorgfältiger Prozessführung zu schwer vorhersagbaren Verschlechterungen der Oberflächenqualität kommen, ohne dass dies klar auf Veränderungen bei den üblichen Prozessparametern zurückgeführt werden kann. Zu den beispielsweise beim Honen hin und wieder auftretenden Problemen gehören ein Zuschmieren oder Verkleben von Honleisten, vor allem bei kleineren Korngrößen, eine Neigung zur Bildung von Materialauftrag und dadurch eventuell verursachte Kratzerbildung, eine Erhöhung der Honzeit zur Erzeugung des gleichen Abtrags, eine Verschlechterung von Formwerten durch schwankende Schneidleistung, eine Verschlechterung der Oberfläche und/oder Störungen im Zustellsystem, mit dem Schneidstoffkörper in Richtung der zu bearbeitenden Werkstückoberflächen zugestellt werden.
  • AUFGABE UND LÖSUNG
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Feinbearbeitungsverfahren und eine Feinbearbeitungsmaschine der eingangs erwähnten Art so zu modifizieren, dass die angestrebten Bearbeitungsziele mit höherer Zuverlässigkeit als bisher erzielbar sind.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Feinbearbeitungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Feinbearbeitungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 8 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Gemäß der beanspruchten Erfindung wird ein Feinbearbeitungsverfahren dahingehend modifiziert, dass eine Online-Messung mindestens einer für die Feinbearbeitung relevanten Eigenschaft des eingeleiteten Kühlschmierstoffs zur Erzeugung eines Kühlschmierstoff-Messsignals durchgeführt wird und dass eine Verarbeitung des Kühlschmierstoff-Messsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals in der Steuereinheit der Feinbearbeitungsmaschine erfolgt. Der Begriff „Online-Messung“ bezeichnet dabei eine Messung, bei der eine mehr oder weniger permanente Messwerterfassung stattfindet, die kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich (diskret) in relativ kurzen Zeitabständen getaktet erfolgen kann. Messwerte werden zu der Steuereinheit übertragen und können dort verarbeitet werden. Dabei müssen nicht alle erfassten Messwerte für die Weiterverarbeitung genutzt werden. Die Weiterverarbeitung erfolgt vorzugsweise derart, dass jedem Werkstück wenigstens ein Messwert zugeordnet werden kann, der die Kühlschmierstoffeigenschaft repräsentiert, die während der Bearbeitung des Werkstücks vorlag.
  • Bei der Feinbearbeitungsmaschine wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Kühlschmierstoff-Überwachungssystem mit wenigstens einem Kühlschmierstoff-Sensor zur Erzeugung des Kühlschmierstoff-Messsignals vorgesehen ist, wobei der Kühlschmierstoff-Sensor die Eigenschaft des Kühlschmierstoffs an dem zum Eingriffsbereich strömenden Kühlschmierstoff erfasst. Der Kühlschmierstoff-Sensor wird in dieser Anmeldung abgekürzt auch als KSS-Sensor bezeichnet.
  • Mithilfe der beanspruchten Erfindung ist eine Zuordnung von Information über die Qualität des Kühlschmierstoffs zu dem individuell gefertigten Werkstück oder einer kleinen Charge unmittelbar hintereinander bearbeiteter Werkstücke möglich. Damit ist der Einfluss von Kühlschmierstoff-Eigenschaften auf die Bearbeitungsqualität an bestimmten, identifizierbaren Werkstücken messtechnisch erfassbar. Insbesondere kann jedem einzelnen Werkstück eine solche Information über die Qualität des Kühlschmierstoffs bei dessen Bearbeitung zugeordnet werden. Eventuelle Mängel am bearbeiteten Werkstück können somit mit eventuellen Eigenschaftsänderungen des Kühlschmierstoffs korreliert werden. Dadurch ist es möglich, Ursachen für eventuelle Qualitätsbeeinträchtigungen zielgenauer als bisher zu identifizieren und in der Folge zu beseitigen. Dadurch kann die Konstanz der Qualität gefertigter Werkstücke systematisch verbessert werden.
  • Das Kühlschmierstoff-Überwachungssystem wird in dieser Anmeldung so bezeichnet, da mithilfe der Messung eine Überwachung (monitoring) der Kühlschmierstoffqualität möglich ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist der Kühlschmierstoff-Sensor an oder in einer ausschließlich der Feinbearbeitungsmaschine zugeordneten Kühlschmierstoff-Zuleitung angeordnet. Dadurch, dass die mit dem KSS-Sensor ausgestattete Zuleitung nur eine einzige Feinbearbeitungsmaschine versorgt, kann individuell für die entsprechende Feinbearbeitungsmaschine die Online-Messung von Eigenschaften des Kühlschmierstoffs durchgeführt werden. Derartige Messungen sind den gefertigten Werkstücken deutlich besser zuzuordnen als Messungen, die entfernt von der Feinbearbeitungsmaschine in einem Bereich vorgenommen werden, aus welchem mehrere Feinbearbeitungsmaschinen versorgt werden. Günstig ist es, wenn die Messung im Rahmen der konstruktiv bedingten Möglichkeiten möglichst nahe am Werkstück erfolgt, so dass keine Möglichkeiten für praktisch relevante Eigenschaftsänderungen zwischen Messstelle und Kühlschmierstoffaustritt existieren. Wenn beispielsweise die Feinbearbeitungsmaschine zwei oder mehr Bearbeitungseinheiten, z.B. Honeinheiten oder Honspindeln, aufweist, die über eine Kühlschmierstoff-Zuleitung mit einer Verzweigung versorgt werden, kann der Kühlschmierstoff-Sensor unmittelbar vor der Verzweigung oder vor einem der Verzweigung vorgeschalteten Absperrventil der Feinbearbeitungsmaschine sitzen. Die Messwerte würden dann für alle hinter der Verzweigung liegenden Bearbeitungseinheiten gelten.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird ein wassergemischter Kühlschmierstoff verwendet, der ein Gemisch aus einer im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Trägerflüssigkeit und einem wassermischbaren Kühlschmierstoff ist. Derartige Kühlschmierstoffe verbinden gute Kühleigenschaften mit ausreichenden Schmierungseigenschaften und sind daher besonders für die Bearbeitung von Werkstücken mithilfe von Feinbearbeitungswerkzeugen mit geometrisch unbestimmten Schneiden geeignet.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist der Kühlschmierstoff-Sensor derart ausgelegt, dass er eine Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff messen kann. Die Erfinder haben in aufwändigen Experimenten herausgefunden, dass diese Konzentration eine der wesentlichen, eventuell die entscheidende Kühlschmierstoffeigenschaft ist, die relativ starken Einfluss auf die Bearbeitungsqualität bei der Bearbeitung mit geometrisch unbestimmten Schneiden hat. Die Konzentration ist also ein besonders guter Indikator für den Zusammenhang zwischen Kühlschmierstoffeigenschaften und Bearbeitungsqualität. Andere messtechnisch erfassbare Eigenschaften des Kühlschmierstoffs, wie zum Beispiel dessen Trübung, der Gehalt an Verunreinigungen, der Partikelgehalt oder Ähnliches, wurden als demgegenüber weniger aussagekräftig identifiziert.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird als Kühlschmierstoff-Sensor ein Refraktometrie-Sensor verwendet. Ein Refraktometrie-Sensor ist ein Sensor, der für die Durchführung refraktometrischer Messungen konzipiert bzw. geeignet ist. Bei Verwendung eines Refraktometrie-Sensors als KSS-Sensor ist es möglich, eine empfindliche Messung des Brechungsindex des Kühlschmierstoffs durchzuführen. Dieser wiederum lässt genaue Rückschlüsse auf die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff zu.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist in die Feinbearbeitungsmaschine ein Regelkreis zur Regelung der Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff vorgesehen. Dadurch kann die Feinbearbeitungsmaschine mit Kühlschmierstoff in weitestgehend gleichbleibender Güte versorgt werden. Zu diesem Zweck kann eine Dosiereinrichtung vorgesehen sein, die in der Lage ist, vorgebbare Mengen von wassermischbarem Kühlschmierstoff und/oder von im Wesentlichen aus Wasser bestehender Trägerflüssigkeit in den zugeführten wassergemischten Kühlschmierstoff einzudosieren, wobei die Dosiereinrichtung über die Steuereinheit in Abhängigkeit von dem Kühlschmierstoff-Messsignal gesteuert wird.
  • Das Kühlschmierstoff-Messsignal kann auf unterschiedliche Art und Weise genutzt werden, um den Bearbeitungsprozess der Werkstücke an der Feinbearbeitungsmaschine zu optimieren. Bei manchen Ausführungsformen erfolgt ein Anzeigen wenigstens einer aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleiteten Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs an einer Anzeigeeinheit der Feinbearbeitungsmaschine. Mithilfe der Anzeige kann ggf. ein Bediener auf einen Blick erkennen, ob die Qualität des Kühlschmierstoffs im vorgesehenen Toleranzbereich liegt oder ob Probleme aufgrund mangelhafter Kühlschmierstoff-Qualität zu befürchten sind. Beispielsweise kann an einem Display einer Anzeige- und Bedieneinheit ein Wert für die Kühlschmierstoffkonzentration angezeigt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleitete Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs mit einem Soll-Zustand automatisiert, also z.B. in der Steuereinheit, zu vergleichen und ein Warnsignal abzugeben, wenn der aktuelle Zustand um ein vorgebbares Maß von dem Soll-Zustand abweicht. Bei dem Warnsignal kann es sich beispielsweise um ein akustisches Warnsignal oder ein optisches Warnsignal oder um eine Kombination mehrerer Warnsignale handeln. Mithilfe des Warnsignals kann ein Bediener gegebenenfalls auch dann gewarnt werden, wenn er den Prozess nicht unmittelbar beobachtet. So können zeitnah Korrekturmaßnahmen vorgenommen werden.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, wenigstens eine aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleitete Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs in einem für die Steuereinheit zugänglichen Speicher zu speichern. Die entsprechende Zustandsinformation kann dann zusammen mit anderen Produktionsparametern, die bei der Herstellung des Werkstücks geherrscht haben, auch noch später überprüft werden, um gegebenenfalls Rückschlüsse auf eventuelle Ursachen bei Qualitätsschwankungen zu ziehen.
  • Insgesamt kann die Nutzung der Erfindung bei Feinbearbeitungsprozessen, die mit Feinbearbeitungswerkzeugen mit geometrisch unbestimmten Schneiden arbeiten, den Aufwand für eine komplette Beherrschung des Fertigungsprozesses gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich reduzieren. Einige Vorteile der Überwachung der Kühlschmierstoff-Qualität können wie folgt zusammengefasst werden: Es ergibt sich eine nahezu gleichbleibende Qualität der Form und Oberflächen der bearbeiteten Werkstückoberflächen über lange Bearbeitungszeiten. In dem Prozess können konstante Taktzeiten eingehalten werden. Es wird weniger Ausschuss produziert. Insgesamt ergibt sich eine erhöhte Ausbringung an Werkstücken akzeptabler Qualität durch weniger Ausschuss und im Wesentlichen gleichbleibende Bearbeitungsqualität. Außerdem können die Werkzeugaufbereitungs- und Instandhaltungskosten reduziert werden.
  • Die Erfindung und ihre Ausführungsformen können z.B. beim Feinbearbeitungsverfahren „Honen“ genutzt werden, z.B. beim Honen mit aufweitbaren Honwerkzeugen, bei denen eine Aufweitung des Honwerkzeug genutzt wird, um während einer Drehung und axialen Oszillation den wirksamen Durchmesser des Honwerkzeugs aktiv zu verändern. Die Erfindung ist auch anwendbar bei Honverfahren, bei denen ein Honwerkzeug nur einmal in Axialrichtung bewegt und dabei gedreht wird. Diese Varianten arbeiten mit Honwerkzeugen, deren wirksamer Durchmesser vorab eingestellt und dann während der Honoperation nicht verändert wird. Diese Varianten werden meist als Precidorhonen, Dornhonen oder Einhubhonen bezeichnet.
  • Die Erfindung und ihre Ausführungsformen können auch beim Feinbearbeitungsverfahren „Superfinishen“ genutzt werden. Das Superfinishen, oft auch verkürzend als „Finishen“ bezeichnet, ist ein Feinbearbeitungsverfahren, mit dem die Umfangsflächen von rotationssymmetrischen Werkstückabschnitten an Werkstücken wie Kurbelwellen, Nockenwellen, Getriebewellen oder anderen Bauteilen für Kraft- und Arbeitsmaschinen zur Erzeugung einer gewünschten Oberflächenfeinstruktur bearbeitet werden. Beim Finishen wird ein mit körnigem Schneidmittel besetztes Bearbeitungswerkzeug mittels einer Andrückeinrichtung über einen Eingriffswinkel mit einer Andrückkraft an die zu bearbeitende Umfangsfläche angedrückt. Bei dem Bearbeitungswerkzeug kann es sich um ein flexibles Finishband („Bandfinishen“) oder im einen starren Schneidmittelkörper („Finishstein“) handeln.
  • Figurenliste
  • 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.
    • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Honmaschine, die mit einem Kühlschmierstoff-Überwachungssystem mit wenigstens einem Kühlschmierstoff-Sensor zur Erzeugung des Kühlschmierstoff-Messsignals ausgestattet ist;
    • 2 zeigt schematisch ein Beispiel eines Kühlschmierstoff-Sensors, der an einer Zuleitung zwischen einem externen Kühlschmierstoff-Versorgungssystem und dem maschineninternem Kühlschmierstoff-System der Honmaschine angeordnet ist;
    • 3 zeigt nach Art eines Hydraulik-Schaltplans eine mögliche Konfiguration einer Honmaschine, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend am Beispiel des Feinbearbeitungsverfahrens „Honen“ erläutert. Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden zur Bearbeitung von rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Bohrungsinnenflächen in Werkstücken.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Honmaschine 100 gezeigt, die als Vertikal-Honmaschine ausgelegt ist. Im Beispielsfall ist die Honmaschine für die Honbearbeitung von im Wesentlichen rotationssymmetrischen Innenflächen von Bohrungen in Werkstücken W für den Motorenbau eingerichtet.
  • Die Honmaschine 100 hat mehrere Honeinheiten von denen eine Honeinheit 110 exemplarisch dargestellt ist. Die Honmaschine kann z.B. zwei, drei oder vier Honeinheiten aufweisen. Auch Honmaschinen mit nur einer einzigen Honeinheit sind möglich.
  • Eine Honeinheit 110 umfasst eine maschinenfeste stationäre Baugruppe sowie eine relativ zur stationären Baugruppe bewegliche Baugruppe. Zur beweglichen Baugruppe gehört eine Arbeitsspindel 112 (Honspindel) der Honeinheit, die mit vertikal verlaufender Spindelachse montiert ist. Am unteren freien Ende der Honspindel ist unmittelbar oder mittelbar über eine Antriebsstange ein Honwerkzeug 115 angekoppelt. Mithilfe eines Spindelantriebs kann die Honspindel um ihre Spindelachse gedreht werden. Zusätzlich kann die Honspindel in eine axiale Hin- und Her-Bewegung versetzt werden, um die für das Honen typische Überlagerung einer Rotationsbewegung mit einer axial oszillierenden Bewegung zu erzeugen.
  • Mithilfe eines nicht näher dargestellten elektromechanischen und/oder hydraulischen Zustellsystems können die am Honwerkzeug angeordneten Schneidkörper (meist in Form von Honleisten, ggf. auch auf schalenförmigen Trägern) in Radialrichtung zugestellt bzw. zurückgezogen werden, um den für die Bearbeitung jeweils gewünschten wirksamen Durchmesser des Honwerkzeugs einzustellen.
  • Über eine zentrale Steuereinheit 120 der Honmaschine werden alle Arbeitsbewegungen der Honspindel 112 sowie die Zustellung (Aufweitung) und alle Werkstückbewegungen gesteuert. Die Programmierung der Honmaschine für einen Honprozess wird von einem Bediener mithilfe einer Anzeige- und Bedieneinheit 130 durchgeführt, die an die Steuereinheit 120 angeschlossen ist und unter anderem einen Bildschirm 135 zur Anzeige von Bedienerinformation aufweist. Da der Aufbau und die Funktionen von Honmaschinen insoweit grundsätzlich bekannt sind, wird hier auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet.
  • Die Honmaschine 100 ist mit einem maschineninternen Kühlschmierstoff-System 140 ausgestattet (vgl. 3), welches dazu eingerichtet ist, vor, während und/oder nach einer Honoperation einen flüssigen Kühlschmierstoff (abgekürzt auch als KSS bezeichnet) in den Eingriffsbereich zwischen dem Honwerkzeug bzw. den daran angebrachten Schneidkörpern und der Werkstückoberfläche einzuleiten. Der Einsatz von Kühlschmierstoffen ist einerseits notwendig, um zwischen den Schneidstoffkörpern und der Werkstückoberfläche eine ausreichende Schmierung zu erzeugen, andererseits um das Zerspanungsverhalten der einzelnen Schneidmittelkörner zu begünstigen. Eine weitere Grundfunktion des Kühlschmierstoffs liegt in der Spülung des Arbeitsbereichs der Honmaschine, um zum Beispiel Späne und Abriebteile der Schneidbeläge (Bindungsbestandteile und Schneidkristalle) vom Eingriffsbereich zu entfernen. Eine weitere Prozessanforderung besteht in der Kühlung des Eingriffsbereichs zwischen Honwerkzeug und Werkstück, um einen möglichst temperaturstabilisierten Honprozess zu gewährleisten.
  • Um die Versorgung mit Kühlschmierstoff zu gewährleisten, ist die Honmaschine 100 über eine Zuleitung 142 an ein externes Kühlschmierstoff-Versorgungssystem 200 angeschlossen. Der Kühlschmierstoff wird über eine mit Elektromotor betriebene Pumpeneinheit 145 durch die Zuleitung gefördert. Über ein schaltbares Absperrventil 144 kann der Zufluss von Kühlschmierstoff zur der Honspindel bzw. den Honspindeln der Honmaschine gesteuert werden.
  • Typischerweise sind an ein externes Kühlschmierstoff-Versorgungssystem mehrere Bearbeitungsmaschinen jeweils über ihre eigene Zuleitung angeschlossen. Darunter können sich zwei oder mehr Honmaschinen befinden. Das externe Kühlschmierstoff-Versorgungssystem 200 hält einen größeren Vorrat an Kühlschmierstoff in einem Kühlschmierstoffkreislauf bereit. Frischer oder wiederaufbereiteter Kühlschmierstoff wird über die jeweilige Zuleitung zu einer Bearbeitungsmaschine gefördert, unterstützt dort den Bearbeitungsprozess, nimmt dabei gegebenenfalls Späne und Bearbeitungsrückstände von Honwerkzeug und Werkstück mit, wird dann an der Bearbeitungsmaschine aufgefangen und in der Regel einer Wiederaufbereitung innerhalb des externen Kühlschmierstoff-Versorgungssystems zugeführt. Für die Wiederaufbereitung enthält das externe Kühlschmierstoff-Versorgungssystem unter anderem eine entsprechende Filteranlage. Das externe Kühlschmierstoff-Versorgungssystem kann ein eigenes Überwachungssystem aufweisen, um eingesetzte Kühlschmierstoffe auf einen dauerhaft einwandfreien Zustand hin zu überwachen und einen stabilen Betrieb zu gewährleisten.
  • Die Zuleitung 142 führt vom externen Kühlschmierstoff-Versorgungssystem 200 zum maschineninternen Kühlschmierstoff-System 140. Ein schematisches Beispiel wird anhand 3 später näher erläutert. Zu den Komponenten des maschineninternen Kühlschmierstoff-Systems gehören in der Regel Rohrleitungen, Schlauchleitungen, Ventile, Verzweigungen, Schalter etc. Die maschineninternen Komponenten dienen dazu, den über die Zuleitung 142 zugeführten Kühlschmierstoff bzw. einen Teil davon zu den jeweiligen Bearbeitungsstellen an den Honeinheiten bzw. im bearbeiteten Werkstück zu führen. Eine Zufuhr kann ausschließlich außerhalb des Honwerkzeugs erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Zufuhr durch ein Honwerkzeug hindurch vorgesehen sein. Weitere Komponenten sammeln den gebrauchten Kühlschmierstoff und führen ihn über ein Ableitungssystem zum externen Kühlschmierstoff-Versorgungssystem 200 zurück.
  • Beim Honverfahren des Ausführungsbeispiels wird der Honmaschine ein wassergemischter Kühlschmierstoff zugeführt. Der wassergemischte Kühlschmierstoff ist im Wesentlichen ein Gemisch aus einer im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Trägerflüssigkeit und einem wassermischbaren Kühlschmierstoff. Zusätzlich können eigenschaftsoptimierende Additive enthalten sein. Wassermischbare Kühlschmierstoffe können in emulgierbare Kühlschmierstoffe und wasserlösliche Kühlschmierstoffe unterteilt werden. Emulgierbare Kühlschmierstoffe werden zur Herstellung von ÖI-in-Wasser-Emulsionen verwendet. Wassermischbare Kühlschmierstoffe können sowohl in Form eines wassermischbaren Konzentrats als auch in Form einer anwendungsfertigen Emulsion verwendet werden. Wird ein wasserlöslicher Kühlschmierstoff verwendet, so kann ein wassergemischter Kühlschmierstoff im Wesentlichen als molekulare Lösung vorliegen, zum Beispiel aus vollsynthetischem, mineralölfreiem Konzentrat. Wassergemischte Kühlschmierstoffe zeichnen sich durch gute Wärmeabfuhr bei ausreichendem Schmiervermögen aus und sind daher für die Honbearbeitung in der Regel gut geeignet. Wassermischbare Kühlschmierstoffe werden in der Regel als Konzentrat geliefert. Vor dem Gebrauch wird das Konzentrat dann mit Wasser (in der Regel wird einfaches Leitungswasser verwendet) zu einem wassergemischten Kühlschmierstoff verdünnt. Aus den emulgierbaren Kühlschmierstoffen entstehen dann Kühlschmierstoffemulsionen. Aus den wasserlöslichen Kühlschmierstoffen entstehen Kühlschmierstofflösungen.
  • Die Erfinder haben in aufwändigen Untersuchungen den Einfluss der Qualität des Kühlschmierstoffs auf den Honprozess und die damit erzielbaren Bearbeitungsqualitäten am Werkstück analysiert. Bei nicht-optimalen Kühlschmierstoff-Eigenschaften kann es u.a. zum „Zuschmieren“ und Verkleben von Honleisten kommen, vor allem wenn diese nur relativ geringe Korngrößen haben. Gelegentlich wurde eine Neigung zur Bildung von Materialauftrag auf den Honleisten beobachtet. Dadurch kann es zur Kratzerbildung an den bearbeiteten Bohrungsinnenflächen kommen. Gelegentlich wurde eine Erhöhung der erforderlichen Honzeit zur Erzeugung eines bestimmten gewünschten Materialabtrags beobachtet, die Schneidleistung kann also abnehmen. Bei abnehmendem Schneidvermögen kann es auch zur Verschlechterung der Formwerte kommen. Bei manchen Prozessführungen, beispielsweise beim Abschalten eines Honprozesses nach einer bestimmten Anzahl von Hüben oder beim Abschalten nach einer vorgegebenen Honzeit (zeitgesteuerter Honprozess) kann es zur Verschlechterung der Oberfläche kommen. Unter besonders ungünstigen Bedingungen kann es auch zum Verkleben von Schneidmittelträgern am Honwerkzeug kommen, so dass die radiale Zustellung gestört bzw. behindert ist. Dadurch erhöht sich die Gefahr eines Werkzeugcrashs, d.h. eines Auffahrens des Honwerkzeugs auf die Eintrittsseite des Werkstücks beim Einfahren in die Bohrung. Dies kann dann passieren, wenn die Honleisten trotz Rückstellung des Zustellsystems unter der Einwirkung der Rückstellfeder nicht oder nicht ausreichend weit zurückfahren.
  • In vielen Fällen konnten die genannten Probleme darauf zurückgeführt werden, dass bei Verwendung eines wassergemischten Kühlschmierstoffs die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff - in dieser Anmeldung auch kurz als „Kühlschmierstoff-Konzentration“ bezeichnet - mehr oder weniger stark von der nominell vorgesehenen Soll-Konzentration abwich. Die Kühlschmierstoff-Konzentration wurde also als wesentliche, eventuell entscheidende KühlschmierstoffEigenschaft identifiziert. Andere Kühlschmierstoff-Eigenschaften, wie zum Beispiel die Trübung durch nicht ausgefilterte Partikel etc., haben sich demgegenüber als weniger aussagekräftig und/oder weniger relevant herausgestellt.
  • Unter anderem im Hinblick auf diese Problematik ist bei dem Honverfahren des Ausführungsbeispiels vorgesehen, eine Online-Messung mindestens einer für die Honbearbeitung relevanten Eigenschaft des eingeleiteten Kühlschmierstoffs durchzuführen, daraus ein Kühlschmierstoff-Messsignal zu erzeugen und das Kühlschmierstoff-Messsignal oder ein daraus abgeleitetes Signal in der Steuereinheit 120 der Honmaschine zu verarbeiten. Hierzu ist das maschineninterne Kühlschmierstoff-System 140 der Honmaschine 100 mit einem Kühlschmierstoff-Überwachungssystem 150 ausgestattet, welches es erlaubt, eine direkte Zuordnung zwischen festgestellten Eigenschaften des durch die Zuleitung 142 zugeleiteten Kühlschmierstoffs und einem individuellen, durch Honen bearbeiteten Werkstück zu schaffen.
  • Mithilfe des Kühlschmierstoff-Überwachungssystems 150 ist es möglich, den Einfluss von Kühlschmierstoff-Eigenschaften auf die Bearbeitungsqualität spezifische für jedes Werkstück messtechnisch zu erfassen. Dadurch können eventuelle Fehler am Werkstück mit eventuellen Eigenschaftsänderungen des Kühlschmierstoffs zuverlässig korreliert werden.
  • Das maschineninterne Kühlschmierstoff-Überwachungssystem 150 der Honmaschine 100 weist wenigstens einen Kühlschmierstoff-Sensor 155 auf, der geeignet ist, ein Kühlschmierstoff-Messsignal zu generieren, welches für die prozessrelevanten Eigenschaften des Kühlschmierstoffs repräsentativ ist. Im Beispielsfall erfasst der Kühlschmierstoff-Sensor 155 die sensorisch erfassbare Eigenschaft des Kühlschmierstoffs an dem zum Eingriffsbereich strömenden Kühlschmierstoff. Der Kühlschmierstoff-Sensor 155 ist dazu an oder in der Zuleitung 142 angeordnet, die den Kühlschmierstoff vom externen Kühlschmierstoff-Versorgungssystem 200 zur Honmaschine 100 in dessen maschineninternes Kühlschmierstoff-System 140 leitet. An diese Zuleitung 142 ist keine andere Honmaschine angeschlossen, so dass jeder Messwert des Kühlschmierstoff-Sensors 155 unmittelbar mit dem Bearbeitungsergebnis an dieser Honmaschine 100 korreliert werden kann.
  • Der Kühlschmierstoff-Sensor 155 des Beispielsfalls ist dafür ausgelegt, die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs (also die Kühlschmierstoff-Konzentration) in dem wassergemischten Kühlschmierstoff zu messen. Wie oben erwähnt, hat sich diese Konzentration als besonders einflussreicher bzw. signifikanter Parameter hinsichtlich der Bearbeitungsqualität herausgestellt. Im Beispielsfall wird ein Refraktometrie-Sensor als Kühlschmierstoff-Sensor 155 verwendet, so dass an der Messstelle eine empfindliche Messung des Brechungsindex des wassergemischten Kühlschmierstoffs möglich ist. Details werden im Zusammenhang mit 2 näher erläutert.
  • Die Signale des Kühlschmierstoff-Sensors 155 werden über eine Signalleitung 158 in die Steuereinheit 120 übertragen, die ein Verarbeitungsmodul zur Verarbeitung dieser Kühlschmierstoff-Messsignale aufweist. Im Beispielsfall wird die in dem Kühlschmierstoff-Messsignal enthaltene Information so verarbeitet, dass an der Anzeige- und Bedieneinheit 130 bzw. an dem Bildschirm 135 wenigstens eine aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleitete Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs angezeigt werden kann. Im Beispielsfall wird direkt ein Wert für die Kühlschmierstoff-Konzentration (KONZ KSS 6 %) angegeben. Ein Bediener hat dadurch die Möglichkeit, diesen Wert mit dem ihm bekannten Sollwert zu vergleichen und bei unerlaubten Abweichungen in den Prozess einzugreifen.
  • Die Konzentrationsmessungen können kontinuierlich oder in relativ kurzen Zeitabständen bzw. Taktzeiten durchgeführt werden, insbesondere in der Weise, dass während jeder Honoperation mindestens ein Konzentrations-Messwert ermittelt und verarbeitet wird.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleitete Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs mit einem Soll-Zustand zu vergleichen und ein Warnsignal abzugeben, wenn der aktuelle Zustand um ein vorgebbares Maß von dem Soll-Zustand abweicht. Dieser Vergleich kann automatisch innerhalb der Steuereinheit 120 ablaufen. Bei dem Warnsignal kann es sich um ein optisches Warnsignal (beispielsweise ein blinkendes Signal an der Anzeigeeinheit) handeln. Alternativ oder zusätzlich sind auch akustische Warnsignale möglich, beispielsweise ein lauter Signalton, der auf Probleme beim Kühlschmierstoff aufmerksam macht, auch wenn kein Bediener die Honmaschine bzw. ihre Anzeige- und Bedieneinheit 130 im Blick hat.
  • Weiterhin ist bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass wenigstens eine aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleitete Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs in einem für die Steuereinheit zugänglichen Speicher 122 gespeichert wird. Die gemessenen Werte können also in der Maschinensteuerung als Prozessparameter abgelegt werden. Dadurch sind nachträgliche Auswertungen des Prozesses möglich. Es ist auch möglich, die entsprechende Kühlschmierstoff-Information zusammen mit anderen Honparametern in einem Datensatz abzulegen, der dem speziellen Werkstück zugeordnet wird, so dass nachträgliche Analysen und dadurch mögliche Verbesserungen im Honprozess möglich werden.
  • Im Beispielsfall wird für jede bearbeitete Bohrung in Zuordnung zur entsprechenden Honspindel eine Datei der Prozessparameter geschrieben und z.B. in Form einer csv.-Datei (Excel) im Speicher 122 abgelegt. Hier können alle für den Prozess wichtigen Informationen, wie z.B. Restbelag der Honleiste (z.B. Diamantleiste), Honzeit, Korrektur Inprozessmessen usw. dargestellt werden. Gemeinsam mit diesen Daten kann auch die gemessene Konzentration abgelegt bzw. gespeichert werden.
  • Die Einbindung der Kühlschmierstoff-Konzentrationsmessung in die Prozessdaten erlaubt somit eine genaue Zuordnung der Kühlschmierstoff-Konzentration zu jedem bearbeiteten Bauteil bzw. Werkstück. Weiterhin ist eine Dokumentation eventueller Schwankungen der KühlschmierstoffEigenschaft möglich, was wiederum Rückschlüsse auf die Optimierung des Betriebs des externen Kühlschmierstoff-Versorgungssystems zulässt. In einem Spezialfall kann auch das Verhalten der Honanlage bezüglich der Kühlschmierstoff-Konzentration nach Wiederanlauf dokumentiert werden.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist als zusätzliche Möglichkeit vorgesehen, über eine Feedback-Steuerung bzw. Regelung dafür zu sorgen, dass die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in der Honmaschine zugeführten Kühlschmierstoff während des kompletten Betriebs möglichst nahe am gewünschten Sollwert bleibt. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist hierzu eine Dosiereinrichtung 160 vorgesehen, die dafür eingerichtet ist, Wasser bzw. Trägerflüssigkeit in den durch die Zuleitung strömenden Kühlschmierstoff in genau vorgebbarer Dosis einzubringen und dadurch die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs im wassergemischten Kühlschmierstoff stromabwärts hinter der Dosiereinrichtung im gewünschten Bereich zu halten. Dadurch kann dem konzentrationssteigernden Effekt der allmählichen Verdunstung von Trägerflüssigkeit entgegengewirkt werden.
  • Sind die Verhältnisse dagegen so, dass die Konzentration in der Tendenz mit der Zeit abnimmt, z.B. wegen relativ stärkerer Verdunstung des wassermischbaren Kühlschmierstoffs, so kann die Dosiereinrichtung auch dafür eingerichtet sein, einen wassermischbaren Kühlschmierstoff in die Trägerflüssigkeit bzw. in den durch die Zuleitung strömenden Kühlschmierstoff in genau vorgebbarer Dosis einzubringen und dadurch die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs im wassergemischten Kühlschmierstoff stromabwärts hinter der Dosiereinrichtung zu erhöhen.
  • Die Dosiereinrichtung 160 ist an die Steuereinheit 120 angeschlossen und kann über Signale der Steuereinheit angesteuert werden. Wird über den Kühlschmierstoff-Sensor 155 eine Abweichung der Konzentration außerhalb des Toleranzbereichs festgestellt oder eine Tendenz zum Verlassen dieses Toleranzbereichs, so kann über die Steuereinheit die Dosiereinrichtung angesteuert werden, um diesem Verlust an Trägerflüssigkeit oder wassermischbaren Kühlschmierstoff entgegenzuwirken. Auf diese Weise kann das interne Kühlschmierstoff-Überwachungssystem 150 dafür sorgen, dass Kühlschmierstoff mit im Wesentlichen gleichbleibender Güte in der Honmaschine 100 einfließt.
  • Die schematische 2 zeigt eine Detailansicht des Kühlschmierstoff-Sensors 155, der an der Zuleitung 142 zwischen dem externem Kühlschmierstoff-Versorgungssystem 200 und dem maschineninternem Kühlschmierstoff-System 140 der Honmaschine 100 angeordnet und an die Steuereinheit 120 der Honmaschine angeschlossen ist. Der Sensor ist als Inline-Refraktometer ausgebildet, was bedeutet, dass er am durchfließenden Kühlschmierstoff KSS dessen Brechungsindex n bestimmen kann. Dieser Brechungsindex n des Kühlschmierstoffs ist ein empfindliches Maß für die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff. Der Sensor 155 misst den kritischen Winkel der Totalreflexion an einer ebenen Prismenfläche F1, die in Kontakt mit dem durch die Zuleitung 142 fließenden Kühlschmierstoff steht. Das Licht einer in die Sensoreinheit integrierten Lichtquelle 156 wird über eine Eintrittsfläche F2 des Prismas 157 eingestrahlt, trifft zunächst auf eine schräge ebene Grenzfläche F3, von wo es in Richtung der Grenzfläche F1 reflektiert wird und in unterschiedlichen Winkeln auf diese auftrifft. Alle Strahlen, deren Auftreffwinkel kleiner als der kritische Winkel der Totalreflexion ist, werden an der Grenzfläche F1 teilweise aus dem Prisma ausgekoppelt und treten in den Kühlschmierstoff ein. Diejenigen Strahlen mit größerem Einfallswinkel werden an der Grenzfläche F1 totalreflektiert und treffen nach Reflexion an der ebenen Grenzfläche F4 auf einen lichtempfindlichen Flächendetektor 159 des Sensors 155. Diejenigen Strahlen, die an der Grenzfläche F1 totalreflektiert wurden, treffen mit hoher Lichtintensität im Bereich zwischen A und C auf die Sensorfläche. Von denjenigen Strahlen, die an der Grenzfläche F1 teilweise ausgekoppelt und nur teilreflektiert werden, trifft eine geringere Lichtintensität auf der Sensorfläche 159 ein, und zwar im Bereich zwischen C und B. Die Position der Grenzlinie C zwischen dem hellen Bereich und dem dunklen Bereich korrespondiert mit dem Wert des kritischen Winkels der Totalreflexion an der Fläche F1.
  • Die Position der Grenzlinie bei C wird mittels eines zweidimensionalen optischen Detektors, beispielsweise mit CCD-Elementen, ermittelt und dann von einem Prozessor in einen Brechungsindex-Wert konvertiert. Danach wird dieser Wert zusammen mit der gemessenen Prozesstemperatur benutzt, um die Kühlschmierstoff-Konzentration zu berechnen. Schwankungen in der Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs machen sich somit in einer Verlagerung der Lage der Grenzlinie C bemerkbar.
  • Der Brechungsindex n ändert sich mit der Konzentration und der Temperatur. Typischerweise nimmt der Brechungsindex mit steigender Konzentration zu. Bei höheren Temperaturen ist der Brechungsindex dagegen kleiner als bei tieferen Temperaturen. Die Sensorsignale werden daher mit Information eines Temperatursensors verknüpft. Ein großer Vorteil dieser Messmethode besteht darin, dass die Messwerte durch eventuelle Blasen in der Lösung oder ungelöste Partikel nicht beeinflusst werden.
  • Diese Vorgehensweise mit maschinen-spezifischer Online-Überwachung der Qualität des Kühlschmierstoffs bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Verfahren. Es kann eine weitgehend gleichbleibende Qualität der Form und Oberfläche sichergestellt werden. Es sind konstante Taktzeiten möglich. Es wird weniger Ausschuss produziert. Anders ausgedrückt ergibt sich eine erhöhte Ausbringung durch weniger Ausschuss und gleichbleibende Qualität. Zudem werden Werkzeugaufbereitungs- und Instandhaltungskosten verringert. Es ist deutlich weniger Aufwand nötig, um den kompletten Prozess zu beherrschen.
  • Die schematische 3 zeigt nach Art eines Hydraulik-Schaltplans eine mögliche Konfiguration einer Honmaschine 100, die an ein externes Kühlschmierstoff-Versorgungssystem 200 angeschlossen ist. Von diesem externen Kühlschmierstoff-System führt die Zuleitung 142 zum maschineninternen Kühlschmierstoff-System 140. Der Kühlschmierstoff wird mithilfe einer über einen Elektromotor betriebenen Pumpeinheit 145 durch die Zuleitung 142 gefördert. Diese hat im Beispielsfall Abschnitte mit Rohrleitungen und Abschnitte mit Schlauchleitungen. Über ein Absperrventil 144, das im Beispielsfall als 2/2-Wegeventil mit Sperr-Ruhestellung ausgebildet ist, kann der Zufluss von Kühlschmierstoff zu den beiden Honeinheiten bzw. Honspindeln der Honmaschine gesteuert werden. Dem Ausgang des Absperrventils nachgeschaltet ist ein Volumenstrommessgerät 146, mit dem der Volumenstrom an Kühlschmierstoff, der zu den beiden Honspindeln 112 läuft, gemessen bzw. überwacht werden kann. Jede spindelspezifische Zuleitung verfügt über einen Absperrhahn und ein Rückschlagventil, durch die der Kühlschmierstoff hindurchläuft, bevor er zum Kühlmittelaustritt 113 an der jeweiligen Hohlspindel gelangt.
  • Der Kühlschmierstoff-Sensor 155 des maschineninternen Kühlschmierstoff-Überwachungssystems 150 der Honmaschine überwacht „online“ (also permanent oder quasipermanent) die Beschaffenheit des durch die Zuleitung 142 in Richtung Honmaschine fließenden Kühlschmierstoffs. An diese Zuleitung 142 ist keine andere Honmaschine und keine andere Bearbeitungsmaschine angeschlossen.
  • In der schematischen Darstellung von 3 ist an einem Leitungsabschnitt stromabwärts des Kühlschmierstoff-Sensors 155 und stromaufwärts des Absperrventils 145 eine optionale Dosiereinrichtung 160 angeschlossen, die genutzt werden kann, um die Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs im durch die Zuleitung 142 fließenden wassergemischten Kühlschmierstoff durch Eindosierung von Wasser und/oder wassermischbarem Kühlschmierstoff zu verändern. Die Dosiereinrichtung 160 umfasst im Beispielsfall eine Hydraulikpumpe mit veränderbarem Fördervolumen. Sämtliche elektrisch ansteuerbaren Komponenten und des maschineninternen Kühlschmierstoff-Systems 140 sind an die Steuereinheit 120 der Honmaschine angeschlossen und lassen sich darüber ansteuern. Auch sämtliche Sensoren des Kühlschmierstoff-Überwachungssystems 150 sind an die Steuereinheit 120 angeschlossen, die deren Signale verarbeitet.

Claims (14)

  1. Feinbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten einer rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Werkstückoberfläche an einem Werkestück (W) mittels mindestens einer Feinbearbeitungsoperation, die in einer Feinbearbeitungsmaschine (100) unter Steuerung einer Steuereinheit (120) der Feinbearbeitungsmaschine durchgeführt wird, wobei bei der Feinbearbeitungsoperation zur Erzeugung von Materialabtrag an der Werkstückoberfläche ein Feinbearbeitungswerkzeug (115) mit geometrisch unbestimmten Schneiden verwendet wird; eine Relativbewegung zwischen dem Feinbearbeitungswerkzeug (120) und dem Werkstück (W) erzeugt wird, und ein flüssiger Kühlschmierstoff (KSS) in einen Eingriffsbereich zwischen Feinbearbeitungswerkzeug und Werkstückoberfläche eingeleitet wird, gekennzeichnet durch eine Online-Messung mindestens einer für die Feinbearbeitung relevanten Eigenschaft des eingeleiteten Kühlschmierstoffs (KSS) zur Erzeugung eines Kühlschmierstoff-Messsignals und eine Verarbeitung des Kühlschmierstoff-Messsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals in der Steuereinheit (120) der Feinbearbeitungsmaschine.
  2. Feinbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Online-Messung ein KSS-Sensor (155) die Eigenschaft des Kühlschmierstoffs (KSS) an dem zum Eingriffsbereich strömenden Kühlschmierstoffs an oder in einer ausschließlich der Feinbearbeitungsmaschine zugeordneten KSS-Zuleitung (142) erfasst.
  3. Feinbearbeitungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein wassergemischter Kühlschmierstoff (KSS) verwendet wird, der ein Gemisch aus einer im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Trägerflüssigkeit und einem wassermischbaren Kühlschmierstoff ist.
  4. Feinbearbeitungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Online-Messung mittels eines KSS-Sensors (155) durchgeführt wird, der eine Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff (KSS) misst, wobei vorzugsweise als KSS-Sensor (155) ein Refraktometrie-Sensor verwendet wird.
  5. Feinbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Feinbearbeitungsmaschine ein Regelkreis zur Regelung der Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff (KSS) vorgesehen ist.
  6. Feinbearbeitungsverfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dosiereinrichtung (160) vorgesehen ist, die in der Lage ist, vorgebbare Mengen von wassermischbarem Kühlschmierstoff und/oder von im Wesentlichen aus Wasser bestehender Trägerflüssigkeit in den zugeführten wassergemischten Kühlschmierstoff (KSS) einzudosieren, wobei die Dosiereinrichtung (160) über die Steuereinheit (120) in Abhängigkeit von dem Kühlschmierstoff-Messsignal gesteuert wird.
  7. Feinbearbeitungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung des Kühlschmierstoff-Messsignals mindestens einen der folgenden Schritte umfasst: Anzeigen wenigstens einer aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleiteten Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs an einer Anzeigeeinheit (130) der Feinbearbeitungsmaschine; Vergleichen einer aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleiteten Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs (KSS) mit einem Soll-Zustand und Abgabe eines Warnsignals, wenn der aktuelle Zustand um ein vorgebbares Maß von dem Sollzustand abweicht. Speichern wenigstens einer aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleiteten Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs (KSS) in einem für die Steuereinheit zugänglichen Speicher (122).
  8. Feinbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten einer rotationssymmetrischen oder nicht-rotationssymmetrischen Werkstückoberfläche an einem Werkestück (W) mittels mindestens einer Feinbearbeitungsoperation, bei der ein Feinbearbeitungswerkzeug (115) mit geometrisch unbestimmten Schneiden verwendet wird, umfassend: eine Steuereinheit (120) zur Steuerung von Feinbearbeitungsoperationen; Einrichtungen zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Feinbearbeitungswerkzeug (120) und dem Werkstück (W) wird; und ein maschineninternes Kühlschmierstoff-System, das dazu eingerichtet ist, vor, während und/oder nach einer Feinbearbeitungsoperation flüssigen Kühlschmierstoff (KSS) in den Eingriffsbereich zwischen Feinbearbeitungswerkzeug und Werkstückoberfläche einzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinbearbeitungsmaschine (100) ein Kühlschmierstoff-Überwachungssystem (150) mit wenigstens einem KSS-Sensor (155) zur Erzeugung des Kühlschmierstoff-Messsignals aufweist, wobei der KSS-Sensor (155) die Eigenschaft des Kühlschmierstoffs (KSS) an dem zum Eingriffsbereich strömenden Kühlschmierstoffs (KSS) erfasst.
  9. Feinbearbeitungsmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der KSS-Sensor (155) an oder in einer ausschließlich der Feinbearbeitungsmaschine zugeordneten KSS-Zuleitung (142) angeordnet ist.
  10. Feinbearbeitungsmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinbearbeitungsmaschine für die Verwendung eines wassergemischten Kühlschmierstoffs (KSS) eingerichtet ist, der ein Gemisch aus einer im Wesentlichen aus Wasser bestehenden Trägerflüssigkeit und einem wassermischbaren Kühlschmierstoff ist, und dass der KSS-Sensor (155) dafür konfiguriert ist, eine Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff zu messen, wobei vorzugsweise der KSS-Sensor (155) ein Refraktometrie-Sensor ist.
  11. Feinbearbeitungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinbearbeitungsmaschine einen Regelkreis zur Regelung der Konzentration des wassermischbaren Kühlschmierstoffs in dem wassergemischten Kühlschmierstoff (KSS) aufweist.
  12. Feinbearbeitungsmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dosiereinrichtung (160) vorgesehen ist, die in der Lage ist, vorgebbare Mengen von wassermischbarem Kühlschmierstoff und/oder von im Wesentlichen aus Wasser bestehender Trägerflüssigkeit in den zugeführten wassergemischten Kühlschmierstoff (KSS) einzudosieren, wobei die Dosiereinrichtung (160) über die Steuereinheit (120) in Abhängigkeit von dem Kühlschmierstoff-Messsignal gesteuert wird.
  13. Feinbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (120) dafür konfiguriert ist, das Kühlschmierstoff-Messsignal zur Durchführung wenigstens eines der folgenden Schritte zu verarbeiten: Anzeigen wenigstens einer aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleiteten Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs (KSS) an einer Anzeigeeinheit (130) der Feinbearbeitungsmaschine; Vergleichen einer aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleiteten Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs (KSS) mit einem Soll-Zustand und Abgabe eines Warnsignals, wenn der aktuelle Zustand um ein vorgebbares Maß von dem Sollzustand abweicht. Speichern wenigstens einer aus dem Kühlschmierstoff-Messsignal abgeleiteten Zustandsinformation über den aktuellen Zustand des Kühlschmierstoffs (KSS) in einem für die Steuereinheit zugänglichen Speicher (122).
  14. Feinbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinbearbeitungsmaschine eine Honmaschine oder eine Finishmaschine ist.
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