DE102020106871A1

DE102020106871A1 - Method for honing a workpiece opening

Info

Publication number: DE102020106871A1
Application number: DE102020106871.9A
Authority: DE
Inventors: Klaus Litty; Andreas Wagner; Andreas Wiens; Markus Petraschek
Original assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2020-03-12
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2021-09-16
Also published as: EP3914420A1; WO2021180641A1; EP3914420B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Honvorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung einer Werkstücköffnung.The invention relates to a honing device and a method for machining a workpiece opening.

Description

Bei der Honbearbeitung wird die Oberfläche einer zu bearbeitenden Werkstücköffnung, beispielsweise einer Bohrung, in ihrer Form- und Oberfläche modifiziert. Insbesondere bei der Bearbeitung von Zylinderbohrungen oder Zylinderlaufbuchsen hat sich in den letzten Jahren ein Bedarf für eine Formgebung im Bereich von einigen µm bis wenigen 100 µm entwickelt. Im Rahmen dieser Formgebung wird der makroskopisch betrachteten kreiszylindrischen Form der Werkstücköffnung bzw. Bohrung eine von einem idealen Kreiszylinder abweichende Form aufgeprägt. During honing, the shape and surface of a workpiece opening to be machined, for example a bore, is modified. Particularly when machining cylinder bores or cylinder liners, there has been a need for a shape in the range from a few µm to a few 100 µm in recent years. In the context of this shaping, the macroscopically viewed circular cylindrical shape of the workpiece opening or bore is impressed with a shape that deviates from an ideal circular cylinder.

Die Formabweichung liegt dabei im Bereich von typischerweise 10 µm bis maximal einigen wenigen 100 µm, insbesondere unter 100 µm bezogen auf den Durchmesser.The shape deviation is in the range from typically 10 μm to a maximum of a few 100 μm, in particular less than 100 μm based on the diameter.

Herkömmlicherweise wird eine bestimmte Ausgangsbohrungsform entweder angenommen oder die Ausgangsbohrungsform wird im Rahmen einer der Honbearbeitung vorgeschalteten Messung, die typischerweise an einer separaten Messstation durchgeführt wird, ermittelt. Basierend auf dieser Ausgangsbohrungsform wird anschließend eine bestimmte Honbearbeitung festgelegt und diese dann durchgeführt. Mittels dieser Honbearbeitung wird die Werkstücköffnung in eine Zielform überführt. Im Anschluss an die Honbearbeitung wird gegebenenfalls geprüft, ob das Bearbeitungsergebnis der gewünschten Zielform entspricht. Werden dabei Abweichungen festgestellt, so wird bei der Bearbeitung der nächsten Bohrung der Bearbeitungsprozess angepasst.Conventionally, a certain starting hole shape is either assumed or the starting hole shape is determined in the course of a measurement upstream of the honing process, which is typically carried out at a separate measuring station. Based on this initial bore shape, a specific honing process is then determined and then carried out. By means of this honing process, the workpiece opening is converted into a target shape. Following the honing process, a check is made, if necessary, to determine whether the processing result corresponds to the desired target shape. If deviations are found, the machining process will be adjusted when machining the next hole.

Eine derartige Vorgehensweise erfordert Vor- und Nachmessungen. Sie führt auch zu einem gewissen Ausschuss.Such a procedure requires preliminary and final measurements. It also leads to a certain amount of scrap.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Honvorrichtung und ein Honverfahren bereitzustellen, mittels dem insbesondere eine formgebende Honbearbeitung möglichst effizient und kostengünstig durchgeführt werden kann. Ziel ist außerdem die Erhöhung der Präzision der Bearbeitung und möglichst die Vermeidung von Ausschussteilen.The aim of the present invention is now to provide a honing device and a honing method by means of which, in particular, shaping honing can be carried out as efficiently and inexpensively as possible. The aim is also to increase the precision of machining and, if possible, to avoid rejects.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Honvorrichtung zur Bearbeitung einer Werkstücköffnung nach Anspruch 1 sowie durch ein Honverfahren nach Anspruch 6. According to the invention, this object is achieved by a honing device for machining a workpiece opening according to claim 1 and by a honing method according to claim 6.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben. Dabei können die im Zusammenhang mit der Honvorrichtung beschriebenen Merkmale auch für das Verfahren relevant sein und die im Zusammenhang mit Weiterbildungen des Verfahrens beschriebenen Merkmale auch für die Honvorrichtung relevant seinDevelopments of the invention are described in the respective dependent claims. The features described in connection with the honing device can also be relevant for the method and the features described in connection with further developments of the method can also be relevant for the honing device

Die Honvorrichtung umfasst ein Honwerkzeug, eine Gelenkstange oder eine Kopplungsstange, und eine Spindel. Die Gelenkstange oder die Kopplungsstange sind also alternativ zueinander vorgesehen, wobei in der Regel eine Gelenkstange vorgesehen ist.The honing device comprises a honing tool, a link rod or a coupling rod, and a spindle. The articulated rod or the coupling rod are therefore provided as alternatives to one another, with one articulated rod being provided as a rule.

Das Honwerkzeug ist mit mehreren um den Umfang des Honwerkzeugs verteilt angeordneten radial zustellbaren Honelementen ausgebildet. Honelemente umfassen Honsteine und eine Unterkonstruktion. Honsteine sind die durch abrasiven Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche Materialabtrag bewirkenden Teile der Honelemente.The honing tool is designed with a plurality of radially adjustable honing elements that are distributed around the circumference of the honing tool. Honing elements include honing stones and a substructure. Honing stones are the parts of the honing elements that cause material removal through abrasive contact with the surface to be machined.

Das Honwerkzeug ist über die Gelenkstange gelenkig mit der Spindel gekoppelt. Falls eine Kopplungsstange vorgesehen ist, ist das Honwerkzeug starr mit der Spindel verbunden, die Achse von Spindel Kopplungsstange und Honwerkzeug fallen also bei der Bearbeitung zwingend aufeinander. Die gelenkige Kopplung kann vorliegend über ein erstes Schwenkgelenk und ein zweites Schwenkgelenk gebildet sein. Die Schwenkgelenke bilden an den Enden der Gelenkstange die Verbindung zur Spindel und zum Honwerkzeug. Die gelenkige Kopplung ermöglicht die Kompensation eines Achsversatzes zwischen Spindel und Werkstücköffnung.The honing tool is articulated to the spindle via the toggle rod. If a coupling rod is provided, the honing tool is rigidly connected to the spindle, so the axis of the spindle coupling rod and honing tool necessarily coincide during machining. In the present case, the articulated coupling can be formed via a first pivot joint and a second pivot joint. The swivel joints form the connection to the spindle and the honing tool at the ends of the joint rod. The articulated coupling enables the compensation of an axial offset between the spindle and the workpiece opening.

Die Spindel ist ausgelegt, um mit einer Antriebseinheit angetrieben zu werden. Die Antriebseinheit ist stationär gehalten und versetzt die Spindel und damit die Honvorrichtung in Bewegung. Diese Bewegung ist die typische Honbewegung in der die Honvorrichtung in eine oszillatorische Translationsbewegung mit überlagerter Rotationsbewegung gegenüber dem Werkstück, das die zu bearbeitende Werkstücköffnung umfasst, versetzt wird.The spindle is designed to be driven by a drive unit. The drive unit is held stationary and sets the spindle and thus the honing device in motion. This movement is the typical honing movement in which the honing device is set in an oscillatory translational movement with a superimposed rotational movement with respect to the workpiece which comprises the workpiece opening to be machined.

Die Honvorrichtung umfasst eine Messeinrichtung zur Messung des Durchmessers der Werkstücköffnung mit wenigstens einer an dem Honwerkzeug angeordneten Luftmessdüse. Die Luftmessdüse ist typischerweise in einer Luftmessleiste angeordnet, die bspw. zwischen zwei Honelementen angeordnet ist. Typischerweise sind mehrere Luftmessdüsen um den Umfang des Honwerkzeug verteilt angeordnet. Die Luftmessdüsen werden über Druckluftleitungen mit Druckluft gespeist. Es können auch ein oder mehrere Luftmessdüsenpaare vorgesehen sein, wobei insbesondere sich die Luftmessdüsen eines Paares diametral gegenüberliegend angeordnet sind.The honing device comprises a measuring device for measuring the diameter of the workpiece opening with at least one air measuring nozzle arranged on the honing tool. The air measuring nozzle is typically arranged in an air measuring strip which is arranged, for example, between two honing elements. Typically, several air measuring nozzles are distributed around the circumference of the honing tool. The air measuring nozzles are fed with compressed air via compressed air lines. One or more pairs of air measuring nozzles can also be provided, in particular the air measuring nozzles of a pair being arranged diametrically opposite one another.

Die Honvorrichtung weist weiter ein elektromechanisches Zustellsystem auf. Über das elektromechanische Zustellsystem sind die Honelemente in radialer Richtung zustellbar. Das Zustellsystem umfasst eine Kraftmesseinheit und ist ausgebildet, um die Honelemente mit einer vorgebbaren Kraft gegen eine Öffnungswand der zu bearbeitenden Werkstücköffnung zuzustellen. Das Zustellsystem ist also derart ausgebildet, dass die Honelemente mit einer definierten Kraft in den Kontakt mit der Öffnungswand gebracht werden können. Der Anpressdruck der Honsteine der Honelemente kann somit genau eingestellt werden. Der lokale Materialabtrag hängt vom lokalen Anpressdruck bzw. von der Anpresskraft ab.The honing device also has an electromechanical feed system. The honing elements are in deliverable in the radial direction. The feed system comprises a force measuring unit and is designed to feed the honing elements with a predeterminable force against an opening wall of the workpiece opening to be machined. The feed system is designed in such a way that the honing elements can be brought into contact with the opening wall with a defined force. The contact pressure of the honing stones of the honing elements can thus be precisely adjusted. The local material removal depends on the local contact pressure or the contact force.

Das Zustellsystem stellt die Honelemente mit einer definierten Kraft zu, dabei ist vorgesehen, dass die um den Umfang verteilt angeordneten Honelemente alle mit der gleichen zugestellt werden.The feed system feeds the honing elements with a defined force; it is provided that the honing elements arranged distributed around the circumference are all fed with the same force.

Die Honvorrichtung umfasst weiter einen Signalwandler, der ausgebildet ist, um ein über die Luftmessdüse erfasstes pneumatisches Messsignal in ein elektrisches Signal zu wandeln. Luftmessdüsen richten einen Druckluftstrahl auf die zu messende Öffnungswand. Basierend auf dem resultierenden Staudruck bzw. der Staudruckänderung entsteht ein pneumatisches Messsignal, welches den lokalen Durchmesser charakterisiert.The honing device further comprises a signal converter which is designed to convert a pneumatic measurement signal detected via the air measurement nozzle into an electrical signal. Air measuring nozzles direct a jet of compressed air onto the opening wall to be measured. Based on the resulting dynamic pressure or the dynamic pressure change, a pneumatic measurement signal is generated which characterizes the local diameter.

Der Signalwandler ist an der Honvorrichtung, also an Spindel, Gelenkstange oder Honwerkzeug angeordnet. Die Honvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung besteht aus den gegenüber dem Werkstück bei der Bearbeitung mit der typischen Honbewegung (Rotation plus oszillatorische Translationsbewegung) bewegten Teile.The signal converter is arranged on the honing device, i.e. on the spindle, articulated rod or honing tool. The honing device in the sense of the present invention consists of the parts moved with respect to the workpiece during machining with the typical honing movement (rotation plus oscillatory translational movement).

Herkömmlicherweise wurde der Signalwandler im Bereich der gegenüber dem Werkstück unbewegten Maschinenkonstruktion, beispielsweise im Bereich des Antriebs der Honspindel angeordnet. Zum einen ist hierdurch eine Drehdurchführung für die Druckluftleitungen erforderlich und zum anderen muss das pneumatische Messsignal die axiale Länge der Spindel, der Gelenksstange und des Honwerkzeug zurücklegen. Je länger die vom pneumatischen Messsignal zurückzulegende Strecke ist, desto träger ist die Erfassung des lokalen Durchmessers bzw. desto stärker wird das Signal verzögert oder sogar abgefälscht. Mit herkömmlichen Honvorrichtungen mit Luftmessdüsen wurde daher dynamisch bedingt ein Mittelwert des Öffnungsdurchmessers gemessen, wobei über den Umfang und die axiale Erstreckung der Öffnung gemittelt wurde. Weiterhin wurde die Amplitude des Messignals, welche einem realen lokalen Bohrungsdurchmesser zugeordnet werden kann, bei einer dynamischen Bewegung der Messdüse verfälscht. Eine Ermittlung des lokalen Durchmessers mit Auflösung in axialer Richtung war mit herkömmlichen Systemen während der Honbearbeitung nicht oder allenfalls mit reduzierten, nicht serienfähigen Axialgeschwindigkeiten möglich. Beispielsweise durch die kompressible Natur des bei pneumatischen Messungen verwendeten Gases ließ sich bei den herkömmlichen Vorrichtungen keine Zuordnung zwischen zeitlichem Eingang der Messsignale und einer Position in der Werkstücköffnung ermitteln.Conventionally, the signal converter was arranged in the area of the machine construction that was stationary with respect to the workpiece, for example in the area of the drive of the honing spindle. On the one hand, this requires a rotary feedthrough for the compressed air lines and, on the other hand, the pneumatic measurement signal must cover the axial length of the spindle, the articulated rod and the honing tool. The longer the distance to be covered by the pneumatic measurement signal, the slower the detection of the local diameter or the more the signal is delayed or even falsified. With conventional honing devices with air measuring nozzles, therefore, an average value of the opening diameter was measured for dynamic reasons, with averaging over the circumference and the axial extent of the opening. Furthermore, the amplitude of the measuring signal, which can be assigned to a real local bore diameter, was falsified when the measuring nozzle moved dynamically. A determination of the local diameter with resolution in the axial direction was not possible with conventional systems during the honing process or at best with reduced axial speeds that were not suitable for series production. For example, due to the compressible nature of the gas used in pneumatic measurements, it was not possible to determine an association between the time input of the measurement signals and a position in the workpiece opening in the conventional devices.

Wenn der Signalwandler an der Gelenkstange angeordnet ist, hat dies den Vorteil, dass er außerhalb der zu bearbeitenden Werkstückbohrung/öffnung jedoch nah an der Werkstücköffnung angeordnet ist, sodass die Leitungslänge und daher die Trägheit des pneumatischen Messsignals gering ist. Es kann von Vorteil sein, den Signalwandler möglichst im Bereich des Gelenks (also nahe an dem Gelenk) der Gelenksstange, mit dem diese mit dem Honwerkzeug verbunden ist, anzuordnen. Der Signalwandler kann am Honwerkzeug selbst angeordnet sein, um einen möglichst kurzen Weg des pneumatischen Signals von der Messdüse zum Signalwandler zu erreichen. Eine Anordnung am Honwerkzeug selbst erfordert jedoch zusätzliche Abschirmungsmaßnahmen für den Signalwandler, da dieser sich bei der Honbearbeitung in einem Bereich befindet, indem er Kühlschmiermittel ausgesetzt ist. Jedoch wird die Messgenauigkeit durch Anordnung in diesem Bereich maximiert, was je nach Genauigkeitsanforderungen wünschenswert sein kann. Es kann auch vorteilhaft sein, den Signalwandler an der Spindel anzuordnen. Bspw. kann er im Bereich der Spindel um das Gelenk, mit dem die Spindel mit der Gelenkstange gekoppelt ist, angeordnet sein. Hierdurch wird der Signalwandler durch Stellungsänderungen der Gelenkstange nicht beeinflusst.If the signal converter is arranged on the articulated rod, this has the advantage that it is arranged outside the workpiece bore / opening to be machined, but close to the workpiece opening, so that the line length and therefore the inertia of the pneumatic measurement signal is low. It can be advantageous to arrange the signal converter as close as possible to the joint (ie close to the joint) of the joint rod with which it is connected to the honing tool. The signal converter can be arranged on the honing tool itself in order to achieve the shortest possible path for the pneumatic signal from the measuring nozzle to the signal converter. An arrangement on the honing tool itself, however, requires additional shielding measures for the signal converter, since the latter is located in an area during the honing process in which it is exposed to cooling lubricant. However, the measurement accuracy is maximized by arrangement in this area, which can be desirable depending on the accuracy requirements. It can also be advantageous to arrange the signal converter on the spindle. For example, it can be arranged in the area of the spindle around the joint with which the spindle is coupled to the joint rod. This means that the signal converter is not influenced by changes in the position of the toggle rod.

Der Signalwandler kann kabelgebunden oder kabellos die Messsignale an eine Steuereinheit kommunizieren. Die Steuereinheit wiederum kann die Messsignale nutzen, um das elektromechanische Zustellsystem und/oder die Hubbewegung entsprechend anzusteuern.The signal converter can communicate the measurement signals to a control unit in a wired or wireless manner. The control unit, in turn, can use the measurement signals to control the electromechanical delivery system and / or the lifting movement accordingly.

Das Honwerkzeug kann wenigstens 2 Luftmessdüsen umfassen. Wenn 2 Luftmessdüsen vorgesehen sind, können diese sich diametral gegenüberliegend angeordnet sein. Es können auch wenigstens 3 Luftmessdüsen vorgesehen sein. Mehrere Luftmessdüsen können gleichmäßig um den Umfang des Honwerkzeugs verteilt angeordnet sein. Die Messgenauigkeit kann hierdurch erhöht werden. Einzelne lokale Rundheitsfehler werden dadurch nivelliert.The honing tool can comprise at least two air measuring nozzles. If 2 air measuring nozzles are provided, these can be arranged diametrically opposite one another. At least 3 air measuring nozzles can also be provided. Several air measuring nozzles can be arranged evenly distributed around the circumference of the honing tool. The measurement accuracy can be increased in this way. Individual local roundness errors are leveled out in this way.

Die Luftmessdüsen können in einer Ebene, also auf axial gleicher Höhe angeordnet sein. Es können Luftmessdüsen an unterschiedlichen axialen Positionen vorgesehen sein. Es können alle angeordneten Messdüsen einer gemeinsamen Auswertung zugeführt werden, wodurch ein Messwert entsteht. Das pneumatische Signal kann also gemittelt werden bevor es in ein elektrisches Signal gewandelt wird. Hierzu kann die Leitungsführung und/oder der Signalwandler entsprechend ausgebildet sein. Die Messungen einzelner Messdüsen können auch separat voneinander ausgewertet werden. Werden die Messungen einzelner Messdüsen bzw. Messdüsenpaare separat voneinander ausgewertet, sind gleichzeitig Durchmessermaße an unterschiedlichen Orten der Bohrung verfügbar.The air measuring nozzles can be arranged in one plane, that is to say at the same axial height. Air measuring nozzles can be provided at different axial positions. All arranged measuring nozzles can be fed to a common evaluation, whereby a measured value is produced. The pneumatic signal can therefore be averaged before it is converted into an electrical signal. For this purpose, the line routing and / or the signal converter can be designed accordingly. The measurements of individual measuring nozzles can also be evaluated separately from one another. If the measurements of individual measuring nozzles or measuring nozzle pairs are evaluated separately from one another, diameter dimensions are available at different locations of the bore at the same time.

Honsteine der Honelemente können eine Erstreckung in der Axialrichtung aufweisen, die geringer ist als ein Bearbeitungsradius des Honwerkzeugs. Insbesondere kann die axiale Erstreckung geringer als 70%, insbesondere 50%, insbesondere 33% des Bearbeitungsradius des Honwerkzeugs sein. Mit Bearbeitungsradius des Honwerkzeugs ist der Radius der Honsteine im maximal nach radial außen zugestellten Zustand gemeint.Honing stones of the honing elements can have an extension in the axial direction that is smaller than a machining radius of the honing tool. In particular, the axial extent can be less than 70%, in particular 50%, in particular 33% of the machining radius of the honing tool. The machining radius of the honing tool means the radius of the honing stones in the maximally radially outwardly advanced state.

Die Honleisten können eine minimale Länge von 10mm, insbesondere 12mm, insbesondere 15mm aufweisen. Eine Mindestlänge führt zu einer Mindeststandzeit, wobei die genannte Längenangabe einen großtechnischen Einsatz der Vorrichtung bzw. eine Anwendung des Verfahrens ermöglicht.The honing stones can have a minimum length of 10 mm, in particular 12 mm, in particular 15 mm. A minimum length leads to a minimum service life, the specified length specification enabling the device or the method to be used on an industrial scale.

Für die Schaffung von bauchigen Zielformen lässt sich eine Formänderungslänge definieren, als die Länge entlang der axialen Erstreckung die bei Beginn der Durchmessererweiterung beginnt und beim Ende der Durchmesserverringerung endet. Die verwendeten Honsteine (bzw. der mit Schneidbelag bestückte Bereich) weisen in diesem Fall vorzugweise eine Länge (axiale Erstreckung) von höchstens 70% der Formänderungslänge, insbesondere 60%, insbesondere 50%, insbesondere 40% der Formänderungslänge auf. Hierdurch kann die gewünschte Kontur sicher geschaffen werden.For the creation of bulbous target shapes, a deformation length can be defined as the length along the axial extension that begins at the beginning of the diameter expansion and ends at the end of the diameter reduction. In this case, the honing stones used (or the area equipped with cutting coating) preferably have a length (axial extent) of at most 70% of the deformation length, in particular 60%, in particular 50%, in particular 40% of the deformation length. This allows the desired contour to be created reliably.

Für die Schaffung von sich zu einem Öffnungsende hin aufweitenden Zielformen, bei denen der sich aufweitende Bereich in das Öffnungsende mündet, lässt sich eine Aufweitungslänge definieren, als die Länge entlang der axialen Erstreckung die bei Beginn der Durchmessererweiterung beginnt und beim Ende der Durchmessererweiterung bzw. dem Ende der Bohrung endet. Die verwendeten Honsteine, bzw. der mit Schneidbelag bestückte Bereich der Honelemente, weist vorzugweise eine Länge (axiale Erstreckung) von höchstens 70% der Aufweitungslänge, insbesondere 60%, insbesondere 50%, insbesondere 40% der Aufweitungslänge auf. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass mit einem Überlauf gehont wird, dass also die Honleisten an dem Ende der Durchmessererweiterung aus der Öffnung hinausfahren. Der Überlauf kann zwischen 10% und 90% der Länge der Honsteine betragen.For the creation of target shapes that widen towards an opening end, in which the widening area opens into the opening end, a widening length can be defined as the length along the axial extent that begins at the beginning of the diameter widening and at the end of the diameter widening or the End of the hole ends. The honing stones used, or the area of the honing elements equipped with a cutting surface, preferably has a length (axial extent) of at most 70% of the expansion length, in particular 60%, in particular 50%, in particular 40% of the expansion length. It can further be provided that honing is carried out with an overflow, so that the honing stones move out of the opening at the end of the enlarged diameter. The overflow can be between 10% and 90% of the length of the honing stones.

Für die Schaffung von flaschenartigen Zielformen, also von Zielformen die einen kreiszylindrischen ersten Abschnitt mit einem ersten konstanten Durchmesser und einen kreiszylindrischen zweiten Abschnitt mit einem zweiten größeren konstanten Durchmesser aufweisen, die über einen Übergangsabschnitt, der einen sich aufweitenden Durchmesser umfasst, verbunden sind, Lässt sich eine Flaschenbauchlänge definieren als die Summe der Länge des zweiten Abschnitts mit dem zweiten größeren konstanten Durchmesser und der Länge des Übergangsabschnitts. Die verwendeten Honsteine, bzw. der mit Schneidbelag bestückte Bereich der Honelemente, weist vorzugweise eine Länge (axiale Erstreckung) von höchstens 90% der Flaschenbauchlänge, insbesondere 80%, insbesondere 60%, insbesondere 50% der Flaschenbauchlänge auf. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass mit einem Überlauf gehont wird, dass also die Honleisten an dem Ende der Durchmessererweiterung aus der Öffnung hinausfahren. Der Überlauf kann zwischen 10% und 90% der Länge der Honsteine betragen.For the creation of bottle-like target shapes, i.e. target shapes that have a circular cylindrical first section with a first constant diameter and a circular cylindrical second section with a second larger constant diameter, which are connected via a transition section that includes a widening diameter, can be define a bottle belly length as the sum of the length of the second section with the second larger constant diameter and the length of the transition section. The honing stones used, or the area of the honing elements equipped with a cutting layer, preferably has a length (axial extent) of at most 90% of the bottle belly length, in particular 80%, in particular 60%, in particular 50% of the bottle belly length. It can further be provided that honing is carried out with an overflow, so that the honing stones move out of the opening at the end of the enlarged diameter. The overflow can be between 10% and 90% of the length of the honing stones.

Das Zustellsystem kann einen elektromechanischen Motor umfassen. Der elektromechanische Motor kann über einen Schlitz in der Spindel mit einer in der Spindel verlaufenden Zustellstange eines Zustellsystems der Honvorrichtung gekoppelt sein. Das Zustellsystem kann bspw. vorsehen, dass der elektromechanische Motor eine Gewindeschnecke in Rotation versetzen kann, welche mit einem entsprechenden gewindetragenden Gegenstück in Eingriff steht. Das gewindetragende Gegenstück kann bspw. in axialer Richtung mit der Zustellstange bewegungsgekoppelt sein, jedoch gegenüber dieser über eine entsprechende Lagerung rotierbar sein. Das Zustellsystem ist, bspw. über eine Steuereinheit, mit dem Signalwandler gekoppelt. Das Zustellsystem kann mit hoher Zustelldynamik die Zustellkraft der Honelemente in Abhängigkeit von den Messsignalen variieren.The delivery system can comprise an electromechanical motor. The electromechanical motor can be coupled via a slot in the spindle to a feed rod, which runs in the spindle, of a feed system of the honing device. The delivery system can, for example, provide that the electromechanical motor can set a threaded worm in rotation, which is in engagement with a corresponding thread-bearing counterpart. The thread-bearing counterpart can, for example, be coupled to move in the axial direction with the feed rod, but can be rotated with respect to this via a corresponding bearing. The delivery system is coupled to the signal converter, for example via a control unit. The infeed system can vary the infeed force of the honing elements as a function of the measurement signals with high infeed dynamics.

Die einzelnen Honelemente können miteinander unverbunden sein, also einzeln bewegbar. Es kann vorgesehen sein, dass alle Honelemente des Honwerkzeugs mittels eines gemeinsamen Zustellkonus radial zustellbar sind. Je Honelement kann jeweils ein Honstein vorhanden sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Honelement mehrere Honsteine umfasst.The individual honing elements can be unconnected with one another, that is, they can be moved individually. It can be provided that all the honing elements of the honing tool can be advanced radially by means of a common infeed cone. One honing stone can be present for each honing element. It can also be provided that a honing element comprises several honing stones.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Honbearbeitung einer Werkstücköffnung, wird diese durch einen formgebenden Honbearbeitungsschritt von einer Ausgangsform in eine Zielform überführt. Die Ausgangsform und die Zielform unterscheiden sich derart in ihrer Form, dass an wenigstens 2 Stellen der Werkstücköffnung eine voneinander unterschiedliche Durchmesserdifferenz zwischen der Ausgangsform und der Zielform vorliegt. Die formgebende Honbearbeitung zur Veränderung der Werkstücköffnung von der Ausgangsform in die Zielform wird unter Verwendung einer Honvorrichtung, wie sie in dieser Anmeldung beschrieben ist, durchgeführt. Die Honelemente zur Erzeugung der unterschiedlichen Durchmesserdifferenzen werden mit lokal unterschiedlicher Kraft gegen die zu bearbeitende Öffnungswand zugestellt. An unterschiedlichen axialen Positionen werden die Honelemente also mit unterschiedlicher Kraft gegen die Öffnungswand gedrängt. Die Zustellkraft variiert also über die Hub- bzw. Senkbewegung des Honwerkzeugs hinweg. Während der formgebenden Honbearbeitung werden Messsignale mittels der Messeinrichtung erfasst, die den lokalen Durchmesser der Werkstücköffnung charakterisieren. Die Kraft, mit der die Honelemente gegen die zu bearbeitende Öffnungswand zugestellt werden, wird während der Honbearbeitung in Abhängigkeit von den während der Honbearbeitung erfassten Messsignalen angepasst. Die Kraft, mit der die Honelemente gegen die zu bearbeitende Öffnungswand zugestellt werden, die Zustellkraft, variiert also abhängig von den Messignalen. Die Zustellkraft wird also nicht nur in einer vorab festgelegten Art und Weise abhängig von der axialen Position des Honwerkzeugs in der Werkstücköffnung gesteuert variiert, sondern es werden bei der Bestimmung der jeweils anzuwendenden Zustellkraft die während der Honbearbeitung erfassten Messsignale berücksichtigt.In the method according to the invention for honing a workpiece opening, this is converted from an initial shape into a target shape by a shaping honing machining step. The initial shape and the target shape differ in their shape in such a way that there is a different diameter difference between the initial shape and the target shape at at least 2 points of the workpiece opening. the Shaping honing to change the workpiece opening from the initial shape to the target shape is carried out using a honing device as described in this application. The honing elements for generating the different diameter differences are advanced against the opening wall to be machined with locally different forces. At different axial positions, the honing elements are therefore pushed against the opening wall with different forces. The feed force thus varies over the lifting or lowering movement of the honing tool. During the shaping honing process, measuring signals are recorded by means of the measuring device, which characterize the local diameter of the workpiece opening. The force with which the honing elements are advanced against the opening wall to be processed is adapted during the honing process as a function of the measurement signals recorded during the honing process. The force with which the honing elements are fed against the opening wall to be machined, the feed force, thus varies depending on the measurement signals. The feed force is not only varied in a controlled manner in a predetermined manner depending on the axial position of the honing tool in the workpiece opening, but the measurement signals recorded during the honing process are taken into account when determining the feed force to be applied.

Die Zustellkraft kann an einer jeweiligen axialen Position über die Dauer der Bearbeitung konstant gehalten werden. es ist aber auch möglich, dass die Zustellkraft an einer jeweiligen axialen Position über die Zeit variiert. Typischerweise wird die Zustellkraft an einer jeweiligen axialen Position reduziert, um bei Annährung an die Zielform einen geringeren Materialabtrag zu erreichen und damit genauer an die Zielform heranzukommen.The feed force can be kept constant at a respective axial position over the duration of the machining. however, it is also possible for the feed force to vary over time at a respective axial position. Typically, the feed force is reduced at a respective axial position in order to achieve less material removal when approaching the target shape and thus to get closer to the target shape.

Die lokale Zustellkraft kann also basierend auf der momentanen Position des Honwerkzeugs, der Zielform und den jeweils erfassten Messsignalen bestimmt und eingestellt werden. Die Messsignale charakterisieren dabei den jeweiligen momentanen Zustand bzw. Durchmesser der Werkstücköffnung. Herkömmliche Honverfahren haben entweder eine vorab ermittelte Form der Öffnung oder eine Annahme über die Form zugrunde gelegt und basierend darauf einen Ablauf der Honbearbeitung festgelegt.The local infeed force can therefore be determined and set based on the current position of the honing tool, the target shape and the respective recorded measurement signals. The measurement signals characterize the current state or diameter of the workpiece opening. Conventional honing processes are based either on a previously determined shape of the opening or on an assumption about the shape and based on this have determined a honing process.

Die Zustellkraft kann aufgrund der inprozess-ermittelten momentanen Ist-form (charakterisiert durch die Messsignale) und dem sofortigen Vergleich mit der Zielform dynamisch an den Abtrag angepasst werden, der noch lokal zum Erreichen der Zielform erforderlich ist.The infeed force can be dynamically adapted to the removal that is still locally required to achieve the target shape on the basis of the instantaneous actual shape determined in the process (characterized by the measurement signals) and the immediate comparison with the target shape.

Vor Beginn der formgebenden Honbearbeitung kann die Ausgangsform der Werkstücköffnung mittels eines Messhubs, in dem die Honelemente keinen materialabtragenden Kontakt mit der Bohrungswand haben, der mit dem Honwerkzeug der Honvorrichtung durchgeführt wird, erfasst oder geprüft werden. Ein separater Messhub kann mit erhöhter Genauigkeit durchgeführt werden. Durch die Verwendung des Honwerkzeugs selbst kann dies zeitsparend und effizient durchgeführt werden. Der Messhub kann rotierend (mit rotierendem Honwerkzeug) durchgeführt werden. Ein rotierender Messhub kann für genauere Messungen sorgen. Bspw. kann der Messhub mit Rotationsgeschwindigkeiten von mehr als 200 1/min durchgeführt werden. Eine etwaige umlaufende Maßschwankung kann dadurch vermittelt bzw. herausgemittelt werden.Before the start of the shaping honing operation, the initial shape of the workpiece opening can be recorded or checked by means of a measuring stroke in which the honing elements have no material-removing contact with the bore wall, which is carried out with the honing tool of the honing device. A separate measuring stroke can be carried out with increased accuracy. By using the honing tool itself, this can be done in a time-saving and efficient manner. The measuring stroke can be carried out in a rotating manner (with a rotating honing tool). A rotating measuring stroke can ensure more precise measurements. For example, the measuring stroke can be carried out at rotational speeds of more than 200 1 / min. Any circumferential dimensional fluctuation can thereby be conveyed or averaged out.

Nach Abschluss der formgebenden Honbearbeitung kann die Form der Werkstücköffnung mittels eines Messhubs, in dem die Honelemente keinen materialabtragenden Kontakt mit der Bohrungswand haben, der mit dem Honwerkzeug der Honvorrichtung durchgeführt wird, erfasst oder geprüft wird. Es kann ein Vergleich mit der angestrebten Zielform vorgenommen werden.After completing the shaping honing operation, the shape of the workpiece opening can be detected or checked by means of a measuring stroke in which the honing elements have no material-removing contact with the bore wall, which is carried out with the honing tool of the honing device. A comparison can be made with the desired target shape.

Die formgebende Honbearbeitung kann einen Honschritt mit sich verändernder Hublänge umfassen, wobei ein Honschritt mit über die Öffnungslänge variierender Anpresskraft der Honelemente auf den Honschritt mit sich verändernder Hublänge zeitlich nachfolgt. In dem Honschritt mit sich verändernder Hublänge kann die Zustellkraft konstant gehalten werden oder zusätzlich noch über die je Hub bearbeiteten Länge variiert werden.The shaping honing process can include a honing step with a changing stroke length, with a honing step with a pressure force of the honing elements on the honing step that varies over the opening length following the honing step with a changing stroke length. In the honing step with changing stroke length, the feed force can be kept constant or can also be varied over the length machined per stroke.

Eine erste Vorbearbeitung kann durch die Bearbeitung mit verändernder Hublänge erfolgen und die finale Formgebung durch die Bearbeitung mit über die Öffnungslänge variierender Anpresskraft. Die Bearbeitung mit verändernder Hublänge kann also Teil der formgebenden Bearbeitung sein.A first pre-machining can be done by machining with a changing stroke length and the final shape by machining with a contact pressure that varies over the opening length. The machining with changing stroke length can therefore be part of the shaping machining.

Die Zielform kann entlang einer bearbeiteten Länge der Werkstücköffnung wenigstens einen Bereich umfassen, der einen größeren oder kleineren Durchmesser aufweist als jeweils ein in axial Richtung davor und dahinterliegender Bereich. Die Zielform kann also bspw. bauchig ausgebildet sein. Die Zielform kann auch eine lokale Taillierung umfassen. Derartige Formen sind besonders vorteilhaft mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens fertigbar, da dieses ein präzise Schaffung lokal variabler Durchmesser ermöglicht.The target shape can comprise at least one area along a machined length of the workpiece opening which has a larger or smaller diameter than an area in front of and behind in the axial direction. The target shape can therefore, for example, have a bulbous design. The target shape can also include a local waist. Such shapes can be manufactured particularly advantageously by means of the method according to the invention, since this enables locally variable diameters to be created precisely.

Die Zielform kann einen zylindrischen Bereich und einen sich konisch aufweitenden Bereich umfassen. Die Zielform kann einen weiteren zylindrischen Bereich mit größerem Durchmesser als der andere zylindrische Bereich umfassen. Der konische Bereich kann in axialer Richtung zwischen den zylindrischen Bereichen liegen. Der konische Bereich kann den Übergang zwischen den beiden zylindrischen Bereichen bilden.The target shape can comprise a cylindrical area and a conically widening area. The target shape can have another cylindrical area with a larger diameter than the include other cylindrical portions. The conical area can lie between the cylindrical areas in the axial direction. The conical area can form the transition between the two cylindrical areas.

Die Zielform kann kreiszylindrisch ausgebildet sein und die Ausgangsform von einer Kreiszylinderform abweichen. In den einzelnen axialen Ebenen haben die Zielformen einen kreisförmigen Querschnitt, der Durchmesser der einzelnen Querschnitte kann sich jedoch über die Länge der Öffnung ändern. Wichtige Zielformen im Sinne der vorliegenden Erfindung können Formen sein, bei denen der Durchmesser der jeweiligen Kreisquerschnitte über die Länge zunimmt, jedoch in Längsrichtung nicht wieder abnimmt. Diese können auch als rein aufweitende Formen bezeichnet werden. Wichtige Zielformen können auch Formen sein, die als bauchige Formen bezeichnet werden können. Bei derartigen Formen ist vorgesehen, dass ein Bereich vorhanden ist, in dem der Durchmesser der jeweiligen Kreisquerschnitte über die Länge zunächst zunehmen und in axialer Richtung folgend ein Bereich vorgesehen ist, in dem der Durchmesser der Kreisquerschnitte in axialer Richtung sich wieder verringert. Wichtige Zielformen können auch Formen sein, die als tailiierte Formen bezeichnet werden können. Bei derartigen Formen ist vorgesehen, dass ein Bereich vorhanden ist, in dem der Durchmesser der jeweiligen Kreisquerschnitte über die Länge zunächst abnimmt und in axialer Richtung folgend ein Bereich vorgesehen ist, in dem der Durchmesser der Kreisquerschnitte in axialer Richtung sich wieder vergrößert. nimmtThe target shape can be designed as a circular cylinder and the initial shape can differ from a circular cylinder shape. In the individual axial planes, the target shapes have a circular cross-section, but the diameter of the individual cross-sections can change over the length of the opening. Important target shapes within the meaning of the present invention can be shapes in which the diameter of the respective circular cross-sections increases over the length, but does not decrease again in the longitudinal direction. These can also be referred to as purely expanding forms. Important target shapes can also be shapes that can be referred to as bulbous shapes. In the case of such shapes, provision is made for an area to be present in which the diameter of the respective circular cross-sections initially increases over the length and, following in the axial direction, an area is provided in which the diameter of the circular cross-sections decreases again in the axial direction. Important target shapes can also be shapes that can be referred to as tailored shapes. In the case of such shapes, provision is made for an area to be present in which the diameter of the respective circular cross-sections initially decreases over the length and, following in the axial direction, an area is provided in which the diameter of the circular cross-sections increases again in the axial direction. takes

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben, wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente ggf. lediglich einmal mit Bezugszeichen versehen sind.The invention is described in more detail below with reference to the figures, with identical or functionally identical elements, if applicable, being provided with reference symbols only once.

Es zeigen:

1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
2 einen Teil eines Zustellsystems der Vorrichtung aus 1;
3 eine herkömmliche Honbearbeitung einer Bohrung;
4 eine Korrektur einer bauchigen Ausgangsform;
5 eine Schaffung einer bauchigen Zielform;
6 eine Schaffung einer flaschenähnlichen Zielform; und
7 ein Honwerkzeug
8 eine Illustration einer Schaffung einer bauchigen Zielform;
9 eine Illustration einer Schaffung einer flaschenähnlichen Zielform;
10 eine Schaffung einer sich zu einem Öffnungsende hin aufweitenden Zielform; und
11 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Show it:

1 shows a device according to the invention;
2 part of a delivery system of the device 1 ;
3 conventional honing of a bore;
4th a correction of a bulbous initial shape;
5 a creation of a bulbous target shape;
6th a creation of a bottle-like target shape; and
7th a honing tool
8th an illustration of a bulbous target shape creation;
9 an illustration of creating a bottle-like target shape;
10 creating a target shape that widens toward an opening end; and
11 shows a device according to the invention.

1 zeigt eine Honvorrichtung 10 zur Bearbeitung einer Werkstücköffnung 24. 1 shows a honing device 10 for machining a workpiece opening 24 .

Die Honvorrichtung 10 umfasst ein Honwerkzeug 12 mit mehreren um den Umfang des Honwerkzeugs 12 verteilt angeordneten radial zustellbaren Honelementen 14. Die Honelemente 14 umfassen Honsteine 32 und eine Unterkonstruktion 34. Die Honvorrichtung 10 umfasst weiter eine Gelenkstange 16, und eine Spindel 18, wobei das Honwerkzeug 12 über die Gelenkstange 16 gelenkig mit der Spindel 18 gekoppelt ist. Die gelenkige Kopplung ist vorliegend über ein erstes Schwenkgelenk 36 und ein zweites Schwenkgelenk 38 gebildet. Die Schwenkgelenke 36, 38 bilden an den Enden der Gelenkstange 16 die Verbindung zur Spindel 18 und zum Honwerkzeug 12, wobei die Spindel 18 ausgelegt ist, um mittels einer Antriebseinheit 20 in eine oszillatorische Translationsbewegung mit überlagerter Rotationsbewegung gegenüber einem Werkstück 22 versetzt zu werdenThe honing device 10 includes a honing tool 12th with several around the circumference of the honing tool 12th distributed radially adjustable honing elements 14th . The honing elements 14th include honing stones 32 and a substructure 34 . The honing device 10 further comprises a link rod 16 , and a spindle 18th , the honing tool 12th via the pivot rod 16 articulated with the spindle 18th is coupled. In the present case, the articulated coupling is via a first swivel joint 36 and a second swivel joint 38 educated. The swivel joints 36 , 38 form at the ends of the pivot rod 16 the connection to the spindle 18th and to the honing tool 12th , with the spindle 18th is designed to use a drive unit 20th into an oscillatory translational movement with superimposed rotational movement with respect to a workpiece 22nd to be moved

Die Honvorrichtung 10 umfasst weiter eine Messeinrichtung 26 zur Messung des Durchmessers der Werkstücköffnung 24. Die Messeinrichtung 26 umfasst mehrere an dem Honwerkzeug 12 angeordnete Luftmessdüsen 28. Die jeweilige Luftmessdüse 28 ist in einer Luftmessleiste 30 angeordnet, die zwischen zwei Honelementen 14 angeordnet ist. Die Luftmessdüsen 28 werden über Druckluftleitungen 40 mit Druckluft gespeist.The honing device 10 further comprises a measuring device 26th for measuring the diameter of the workpiece opening 24 . The measuring device 26th includes several on the honing tool 12th arranged air measuring nozzles 28 . The respective air measuring nozzle 28 is in an air gauge 30th arranged between two honing elements 14th is arranged. The air measuring nozzles 28 are via compressed air lines 40 fed with compressed air.

Die Honvorrichtung 10 umfasst weiter ein elektromechanisches Zustellsystem 42 (2), über welches die Honelemente 14 in radialer Richtung R zustellbar sind. Das Zustellsystem 42 umfasst eine Kraftmesseinheit 44 und ist ausgebildet, um die Honelemente 14 mit einer vorgebbaren Kraft gegen eine Öffnungswand 52 der zu bearbeitenden Werkstücköffnung 24 zuzustellen.The honing device 10 further comprises an electromechanical delivery system 42 ( 2 ), over which the honing elements 14th can be advanced in the radial direction R. The delivery system 42 includes a force measuring unit 44 and is designed to the honing elements 14th with a predeterminable force against an opening wall 52 the workpiece opening to be machined 24 to send.

Die Honvorrichtung 10 umfasst einen Signalwandler 54, der ausgebildet ist, um ein über die Luftmessdüse 28 erfasstes pneumatisches Messsignal in ein elektrisches Signal zu wandeln, wobei der Signalwandler 54 an der Honvorrichtung 10 angeordnet ist. Vorliegend ist der Signalwandler 54 an der Gelenkstange 16 angeordnet. Er kann auch an dem Honwerkzeug 12 angeordnet sein. Er kann auch an der Spindel 18, vorzugsweise im Bereich des Gelenks 36 angeordnet sein.The honing device 10 includes a signal converter 54 , which is designed to use the air measuring nozzle 28 to convert the recorded pneumatic measurement signal into an electrical signal, the signal converter 54 on the honing device 10 is arranged. Here is the signal converter 54 on the pivot rod 16 arranged. He can also work on the honing tool 12th be arranged. He can also work on the spindle 18th , preferably in the area of the joint 36 be arranged.

Der Signalwandler 54 kann kabelgebunden oder, wie vorliegend illustriert, kabellos die Messsignale an eine Steuereinheit 56 kommunizieren. Die Steuereinheit 56 wiederum kann die Messsignale nutzen, um das elektromechanische Zustellsystem 42 entsprechend anzusteuern.The signal converter 54 can be wired or, as illustrated here, wirelessly, the measurement signals to a control unit 56 communicate. the Control unit 56 in turn, the measurement signals can be used to control the electromechanical delivery system 42 to be controlled accordingly.

Die Honsteine 32 der Honelemente 14 weisen eine Erstreckung 66 in einer Axialrichtung A auf, die in 7 dargestellt ist. Die Erstreckung 66 kann wie im Beispiel von 1 geringer als ein Bearbeitungsradius 68 des Honwerkzeugs 12 sein.The honing stones 32 the honing elements 14th show an extension 66 in an axial direction A, which in 7th is shown. The extension 66 can as in the example of 1 less than a machining radius 68 of the honing tool 12th be.

Das Zustellsystem 42 umfasst einen elektromechanischen Motor 46, insbesondere der über einen Schlitz 48 in der Spindel 18 mit einer in der Spindel 18 verlaufenden Zustellstange 50 eines Zustellsystems 42 der Honvorrichtung 10 gekoppelt ist, was in 2 gezeigt ist.The delivery system 42 includes an electromechanical motor 46 , especially the one over a slot 48 in the spindle 18th with one in the spindle 18th running feed rod 50 a delivery system 42 the honing device 10 coupled is what is in 2 is shown.

Der elektromechanische Motor 46 kann eine Gewindeschnecke 43 in Rotation versetzen, welche mit einem entsprechenden gewindetragenden Gegenstück 41 in Eingriff steht. Das gewindetragenden Gegenstück 41 ist im vorliegenden Beispiel in axialer Richtung A mit der Zustellstange 50 bewegungsgekoppelt, jedoch gegenüber dieser über eine entsprechende Lagerung 58 rotierbar.The electromechanical motor 46 can be a screw 43 set in rotation, which with a corresponding thread-bearing counterpart 41 is engaged. The threaded counterpart 41 is in the present example in the axial direction A with the feed rod 50 motion-coupled, but with respect to this via a corresponding storage 58 rotatable.

Die einzelnen Honelemente 14 sind miteinander unverbunden. Und wie im Beispiel von 7 gezeigt können alle Honelemente 14 des Honwerkzeugs 12 mittels eines gemeinsamen Zustellkonus 70 radial zustellbar sein.The individual honing elements 14th are unrelated to each other. And as in the example of 7th all honing elements can be shown 14th of the honing tool 12th by means of a common feed cone 70 be radially deliverable.

Es kann je Honelement 14 jeweils ein Honstein 32 vorhanden sein.It can depending on the honing element 14th one honing stone each 32 to be available.

In 3 ist eine klassische Honbearbeitung illustriert. Eine Ausgangsform 60 und eine Zielform 62 sind beide kreiszylindrisch. Die Kraft F mit der die Honelemente 14 bzw. Honsteine 32 bei dieser Bearbeitung gegen die Wand 52 der Werkstücköffnung 24 gedrängt werden ist über die axiale Länge und die Dauer der Bearbeitung konstant, da auch der gewünschte Materialabtrag an allen Stellen der Bohrung nominell konstant ist.In 3 a classic honing process is illustrated. An initial form 60 and a target shape 62 are both circular cylindrical. The force F with which the honing elements 14th or honing stones 32 against the wall during this process 52 the workpiece opening 24 be pushed is constant over the axial length and the duration of the machining, since the desired material removal is nominally constant at all points of the bore.

In 4 ist eine erfindungsgemäße Honbearbeitung illustriert. Die verwendete Zustellkraft F variiert über die axiale Erstreckung der Öffnung 24. Mittels des Pfeils mit dem Bezugszeichen t ist illustriert, dass die verwendete Kraft F auch über die Zeit variiert. Im Beispiel von 4 wird eine bauchige Ausgangsform 60 in eine kreiszylindrische Zielform 62 überführt. Die Zustellkraft wird an den Stellen der Bohrung dynamisch minimiert (hier in der Mitte der Bohrung), an denen bereits der Zieldurchmesser vorhanden ist.In 4th a honing operation according to the invention is illustrated. The feed force F used varies over the axial extent of the opening 24 . The arrow with the reference symbol t illustrates that the force F used also varies over time. In the example of 4th becomes a bulbous starting shape 60 into a circular cylindrical target shape 62 convicted. The infeed force is dynamically minimized at the points in the hole (here in the middle of the hole) where the target diameter is already present.

In 5 ist eine erfindungsgemäße Honbearbeitung illustriert bei der eine kreiszylindrische Ausgangsform 60 in eine bauchige Zielform 62 überführt wird. Die verwendete Kraft F variiert über die axiale Erstreckung der Öffnung 24. Mittels des Pfeils mit dem Bezugszeichen t ist illustriert, dass die verwendete Kraft F auch über die Zeit variiert. Die Zustellkraft wird an den Stellen der Bohrung dynamisch maximiert (hier in der Mitte der Bohrung), an denen am meisten Material abgetragen werden muss, um die Zielform zu erreichen. Im Beispiel von 6 wird eine kreiszylindrische Ausgangsform 60 in eine flaschenähnliche Zielform 62 überführt. Die flaschenähnliche Zielform 62 umfasst zwei kreiszylindrische Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern, die über einen im Wesentlichen konischen Abschnitt verbunden sind. Im oberen kreiszylindrischen Abschnitt ist die Zustellkraft gering, da hier auch der erforderliche Materialabtrag gering ist. Im unteren kreiszylindrischen Abschnitt ist die Zustellkraft hoch.In 5 A honing operation according to the invention is illustrated in which a circular cylindrical initial shape 60 in a bulbous target shape 62 is convicted. The force F used varies over the axial extent of the opening 24 . The arrow with the reference symbol t illustrates that the force F used also varies over time. The infeed force is dynamically maximized at the points of the hole (here in the center of the hole) where most of the material has to be removed in order to achieve the target shape. In the example of 6th becomes a circular cylindrical initial shape 60 into a bottle-like target shape 62 convicted. The bottle-like target shape 62 comprises two circular cylindrical sections with different diameters, which are connected via a substantially conical section. The feed force is low in the upper circular cylindrical section, since the required material removal is also low here. The feed force is high in the lower circular cylindrical section.

Bei den Beispielen aus 4, 5 und 6 weisen die Ausgangsform 60 und die Zielform 62 jeweils an wenigstens 2 Stellen der Werkstücköffnung 24 eine voneinander unterschiedliche Durchmesserdifferenz zwischen der Ausgangsform 60 und der Zielform 62 auf.In the examples 4th , 5 and 6th indicate the initial shape 60 and the target shape 62 in each case at at least 2 points of the workpiece opening 24 a different diameter difference between the original shape 60 and the target shape 62 on.

Die formgebende Honbearbeitung zur Veränderung der Werkstücköffnung 24 von der Ausgangsform 60 in die Zielform 62 erfolgt jeweils unter Verwendung einer Honvorrichtung 10 wie sie bspw. in 1 illustriert ist.The shaping honing process to change the workpiece opening 24 from the initial form 60 in the target shape 62 takes place in each case using a honing device 10 like for example in 1 is illustrated.

Während der Honbearbeitung werden Messsignale mittels der Messeinrichtung 26 erfasst, die den lokalen Durchmesser der Werkstücköffnung 24 charakterisieren, und die Kraft mit der die Honelemente 14 gegen die zu bearbeitende Öffnungswand 52 zugestellt werden, wird während der Honbearbeitung in Abhängigkeit von den während der Honbearbeitung erfassten Messsignalen angepasst, um die Zielform zu erreichen.During the honing process, measuring signals are generated by means of the measuring device 26th which detects the local diameter of the workpiece opening 24 characterize, and the force with which the honing elements 14th against the opening wall to be processed 52 are adjusted during the honing process as a function of the measurement signals recorded during the honing process in order to achieve the target shape.

Vor Beginn der formgebenden Honbearbeitung ist die Ausgangsform 60 der Werkstücköffnung 24 mittels eines Messhubs, in dem die Honelemente 14 keinen materialabtragenden Kontakt mit der Bohrungswand hatten und der mit dem Honwerkzeug 12 der Honvorrichtung 10 durchgeführt wurde erfasst worden.Before starting the shaping honing process, the initial shape is 60 the workpiece opening 24 by means of a measuring stroke in which the honing elements 14th had no material-removing contact with the bore wall and that with the honing tool 12th the honing device 10 carried out has been recorded.

Nach Abschluss der formgebenden Honbearbeitung wird die Form der Werkstücköffnung 24 mittels eines Messhubs, in dem die Honelemente 14 keinen materialabtragenden Kontakt mit der Bohrungswand haben und der mit dem Honwerkzeug 12 der Honvorrichtung 10 durchgeführt wird, geprüft.After completing the shaping honing process, the shape of the workpiece opening becomes 24 by means of a measuring stroke in which the honing elements 14th have no material-removing contact with the bore wall and that with the honing tool 12th the honing device 10 is carried out, checked.

Die Öffnungen 24 sind in den 8 bis 10 im Schnitt und halbiert dargestellt.The openings 24 are in the 8th until 10 shown in section and halved.

8 zeigt eine Illustration einer Schaffung einer bauchigen Zielform 62. Bei dem illustrierten Verfahren wird also eine bauchige Zielform 62 geschaffen und eine Formänderungslänge 100 ist definiert ist, als die Länge entlang der axialen Erstreckung die bei Beginn einer Durchmessererweiterung 104 beginnt und beim Ende der Durchmesserverringerung 106 endet. Die Formänderungslänge 100 ist gewöhnlich kleiner als eine Öffnungslänge 102 (Länge der bearbeiteten Öffnung) kann sich aber auch über die gesamte Öffnungslänge 102 erstrecken. 8th Figure 10 shows an illustration of creating a bulbous target shape 62 . In the case of the illustrated method, a bulbous target shape is therefore used 62 created and a deformation length 100 is defined as the length along the axial extension at the beginning of a diameter expansion 104 begins and at the end of the diameter reduction 106 ends. The deformation length 100 is usually less than an opening length 102 (Length of the machined opening) can also extend over the entire length of the opening 102 extend.

Ein mit Schneidbelag bestückter Bereich der Honelemente weist die Erstreckung 66 auf, die bei einer derartigen Bearbeitung insbesondere höchstens 70% der Formänderungslänge, insbesondere 60%, insbesondere 50%, insbesondere 40% der Formänderungslänge beträgt.A region of the honing elements equipped with a cutting coating has the extension 66 which, with such a processing, is in particular at most 70% of the deformation length, in particular 60%, in particular 50%, in particular 40% of the deformation length.

9 zeigt eine Illustration einer Schaffung einer flaschenähnlichen Zielform 62. Bei dem illustrierten Verfahren wird also eine flaschenartige Zielform 62 geschaffen, die einen kreiszylindrischen ersten Abschnitt 110 mit einem ersten konstanten Durchmesser und einen kreiszylindrischen zweiten Abschnitt 112 mit einem zweiten, größeren konstanten Durchmesser aufweist, die über einen Übergangsabschnitt 114, der einen sich aufweitenden Durchmesser umfasst, verbunden sind. Eine Flaschenbauchlänge 108 ist definiert als die Summe der Länge des zweiten Abschnitts 112 mit dem zweiten, größeren konstanten Durchmesser und der Länge des Übergangsabschnitts 114. Der mit Schneidbelag bestückte Bereich der Honelemente kann dabei insbesondere eine axiale Erstreckung 66 von höchstens 90% der Flaschenbauchlänge 108, insbesondere 80%, insbesondere 60%, insbesondere 50% der Flaschenbauchlänge aufweisen. Es kann insbesondere mit einem Überlauf gehont werden, bei dem die Honleisten an dem Ende der Durchmessererweiterung aus der Öffnung hinausfahren. Insbesondere kann der Überlauf zwischen 10% und 90%, insbesondere 20% bis 80%, insbesondere 30% bis 70%, der Länge des mit Schneidbelag bestückten Bereichs 66 der Honelemente betragen. 9 Figure 10 shows an illustration of creating a bottle-like target shape 62 . The illustrated method thus becomes a bottle-like target shape 62 created having a circular cylindrical first section 110 with a first constant diameter and a circular cylindrical second section 112 with a second, larger constant diameter, which has a transition section 114 , which includes an expanding diameter, are connected. A bottle belly length 108 is defined as the sum of the length of the second section 112 with the second, larger constant diameter and the length of the transition section 114 . The region of the honing elements equipped with a cutting coating can in particular have an axial extension 66 of a maximum of 90% of the length of the bottle belly 108 , in particular 80%, in particular 60%, in particular 50% of the length of the bottle belly. In particular, it can be honed with an overflow in which the honing stones extend out of the opening at the end of the enlarged diameter. In particular, the overflow can be between 10% and 90%, in particular 20% to 80%, in particular 30% to 70%, of the length of the area equipped with the cutting coating 66 of the honing elements.

10 zeigt eine Illustration einer Schaffung einer sich zu einem Öffnungsende 122 hin aufweitenden Zielform. Bei dem illustrierten Verfahren wird also eine sich zu einem Öffnungsende 122 hin aufweitenden Zielform 62 geschaffen. Bei der Zielform 62 mündet der sich aufweitende Bereich 120 in das Öffnungsende 122. Eine Aufweitungslänge 124 ist definiert als die Länge entlang der axialen Erstreckung die bei Beginn einer Durchmessererweiterung bzw. des sich aufweitenden Bereichs 120 beginnt und beim Ende der Öffnung 122 in die die Durchmessererweiterung 120 mündet, endet. Der mit Schneidbelag bestückte Bereich der Honelemente kann insbesondere eine axiale Erstreckung 66 von höchstens 70% der Aufweitungslänge 124, insbesondere 60%, insbesondere 50%, insbesondere 40% der Aufweitungslänge 124 aufweisen. Insbesondere kann mit einem Überlauf gehont werden. Die Honelemente können also an dem Ende der Durchmessererweiterung 120 aus der Öffnung 24 hinausfahren, insbesondere wobei der Überlauf zwischen 10% und 90% (10% bis 90% des mit Schneidbelag bestückten Bereichs fahren aus der Öffnung 24 aus), insbesondere zwischen 20% bis 80%, insbesondere zwischen 30% bis 70%, der Länge (Erstreckung 66) des mit Schneidbelag bestückten Bereichs der Honelemente 14 beträgt. 10 Figure 10 shows an illustration of creating an opening end 122 towards widening target shape. In the illustrated method, one becomes an opening end 122 towards widening target shape 62 created. With the target shape 62 opens the widening area 120 in the opening end 122 . An expansion length 124 is defined as the length along the axial extension at the beginning of a diameter expansion or the expanding area 120 starts and at the end of the opening 122 into which the diameter enlargement 120 flows out, ends. The region of the honing elements equipped with a cutting coating can in particular have an axial extension 66 of a maximum of 70% of the expansion length 124 , in particular 60%, in particular 50%, in particular 40% of the expansion length 124 exhibit. In particular, it can be honed with an overflow. The honing elements can therefore be at the end of the diameter expansion 120 from the opening 24 drive out, in particular with the overflow between 10% and 90% (10% to 90% of the area equipped with cutting coating move out of the opening 24 from), in particular between 20% to 80%, in particular between 30% to 70%, of the length (extension 66 ) of the area of the honing elements equipped with a cutting layer 14th amounts to.

11 zeigt eine Honvorrichtung 10 zur Bearbeitung einer Werkstücköffnung 24. Die Honvorrichtung 10 in 11 umfasst ein Honwerkzeug 12 und eine Spindel 18 die ähnlich denen aus 1 ausgebildet sind. Die Honvorrichtung 10 umfasst statt einer Gelenkstange 16 eine Kopplungsstange 130, wobei das Honwerkzeug 12 über die Kopplungsstange 130 starr mit der Spindel 18 gekoppelt ist. Die Kopplungsstange 130 ist hierzu über starre Kopplungseinrichtungen 136 und 138 mit Spindel 18 und Honwerkzeug 12 verbunden. 11 shows a honing device 10 for machining a workpiece opening 24 . The honing device 10 in 11 includes a honing tool 12th and a spindle 18th which are similar to those from 1 are trained. The honing device 10 includes instead of a pivot rod 16 a coupling rod 130 , the honing tool 12th via the coupling rod 130 rigid with the spindle 18th is coupled. The coupling rod 130 is for this purpose via rigid coupling devices 136 and 138 with spindle 18th and honing tool 12th tied together.

Claims

Honing device (10) for machining a workpiece opening (24) comprising a honing tool (12) with a plurality of radially adjustable honing elements (14) distributed around the circumference of the honing tool (12), a joint rod (16) or a coupling rod (130), and a Spindle (18), the honing tool (12) being either articulated to the spindle (18) via the articulated rod (16) or rigidly coupled to the spindle (18) via the coupling rod (130), the spindle (18) is designed to be driven by means of a drive unit (20) in such a way that the honing device (10) is set in an oscillatory translational movement with a superimposed rotational movement relative to a workpiece (22), the honing device (10) having a measuring device (26) for measurement of the diameter of the workpiece opening (24) with at least one air measuring nozzle (28) arranged on the honing tool (12), the honing device (10) further comprising an electromechanical feed system (42), via which the honing elements (14) can be advanced in the radial direction (R), the infeed system (42) including a force measuring unit (44) and being designed to move the honing elements (14) with a predeterminable force (F) against an opening wall (52) of the workpiece opening (24) to be machined, as well as a signal converter (54) which is designed to convert a pneumatic measurement signal detected via the air measuring nozzle (28) into an electrical signal, the signal converter (54) is arranged on the honing device (10), in particular on the Articulated rod (16) or the coupling rod or on the honing tool (12).

Honing device (10) Claim 1 wherein the honing tool (12) comprises at least 2, in particular diametrically opposite, in particular at least 3, in particular evenly distributed around the circumference of the honing tool (12), air measuring nozzles (28).

Honing device (10) according to one of the preceding claims, wherein honing stones (32) of the honing elements (14) have an extension (66) in an axial direction (A) which is smaller than a machining radius (68) of the honing tool (12), in particular smaller than 70%, in particular 50%, in particular 33% of the machining radius (68) of the honing tool (12).

Honing device (10) according to one of the preceding claims, wherein the feed system (42) comprises an electromechanical motor (46), in particular the one via a slot (48) in the spindle (18) with a feed rod (50) running in the spindle (18) ) a delivery system (42) of the honing device (10) is coupled.

Honing device (10) according to one of the preceding claims, wherein the individual honing elements (14) are not connected to one another, in particular wherein all honing elements (14) of the honing tool (12) can be advanced radially by means of a common infeed cone (70), in particular wherein each honing element (14 ) there is a honing stone (32) in each case.

Method for honing a workpiece opening (24) from an initial shape (60) into a target shape (62), the initial shape (60) and the target shape (62) differing in their shape in such a way that at at least 2 points of the workpiece opening (24) there is a different diameter difference between the starting shape (60) and the target shape (62), characterized in that a shaping honing operation to change the workpiece opening (24) from the starting shape (60) to the target shape (62) using a honing device (10 ) according to one of the preceding claims, wherein the honing elements (14) for generating the different diameter differences are fed against the opening wall (52) to be machined with locally different forces and during the honing machining, measuring signals that correspond to the local Characterize the diameter of the workpiece opening (24), and the force with which the honing elements ( 14) against the opening wall (52) to be machined, while the honing process is adapted as a function of the measurement signals recorded during the honing process.

Method for honing a workpiece opening (24) according to Claim 6 , the initial shape (60) of the workpiece opening (24) by means of a measuring stroke in which the honing elements (14) have no material-removing contact with the bore wall, which is carried out with the honing tool (12) of the honing device (10), before the start of the shaping honing process is recorded or checked.

Method for honing a workpiece opening (24) according to Claim 6 or 7th , wherein after completion of the shaping honing operation, the shape of the workpiece opening (24) is detected by means of a measuring stroke in which the honing elements (14) have no material-removing contact with the bore wall, which is carried out with the honing tool (12) of the honing device (10) is checked.

Method for honing a workpiece opening (24) according to one of the Claims 6 until 8th wherein the shaping honing process comprises a honing step with a changing stroke length, a honing step with a pressure force of the honing elements (14) on the honing step with a changing stroke length that varies over the opening length.

Method for honing a workpiece opening (24) according to one of the Claims 6 until 9 wherein the target shape (62) along a machined length of the workpiece opening (24) comprises at least one area which has a larger or smaller diameter than an area in front of and behind in the axial direction.

Method for honing a workpiece opening (24) according to one of the Claims 6 until 10 wherein the target shape (62) comprises a cylindrical area and a conically widening area, in particular wherein the target shape (62) comprises a further cylindrical area with a larger diameter than the other cylindrical area and wherein the conical area in the axial direction between the cylindrical areas lies.

Method for honing a workpiece opening (24) according to one of the Claims 6 until 8th , wherein the target shape (62) is designed as a circular cylinder and the initial shape (60) deviates from a circular cylinder shape.

Method for honing a workpiece opening (24) according to one of the Claims 6 until 8th , wherein a bulbous target shape (62) is created and a deformation length (100) is defined as the length along the axial extension which begins at the beginning of a diameter expansion (104) and ends at the end of a diameter reduction (106), preferably the one with a cutting surface equipped area of the honing elements (14) has an axial extension (66) of at most 70% of the deformation length (100), in particular 60%, in particular 50%, in particular 40% of the deformation length (100).

Method for honing a workpiece opening (24) according to one of the Claims 6 until 8th wherein a target shape (62) which widens towards an opening end (122) is created, in which the widening region (120) opens into the opening end (122) and a widening length (124) is defined as the length along the axial extent which begins at the beginning of a diameter enlargement (120) and ends at the opening end (122) into which the diameter enlargement (120) opens, preferably with the area of the honing elements (14) equipped with a cutting surface having an axial extension (66) of at most 70% of the enlargement length (124), in particular 60%, in particular 50%, in particular 40% of the expansion length (124), in particular with honing with an overflow, i.e. the honing elements (14) at the end of the diameter expansion (120) from the opening (24) drive out, in particular wherein the overflow amounts to between 10% and 90% of the axial extent (66) of the region of the honing elements equipped with a cutting surface.

Method for honing a workpiece opening (24) according to one of the Claims 6 until 8th , wherein a bottle-like target shape (62) is created which has a circular cylindrical first section (110) with a first constant diameter and a circular cylindrical second section (112) with a second, larger constant diameter, which has a transition section (114) which comprises a widening diameter, wherein a bottle belly length (108) is defined as the sum of the length of the second section (112) with the second, larger constant diameter and the length of the transition section (114), in particular the one equipped with a cutting coating The region of the honing elements (14) has an axial extension (66) of at most 90% of the bottle belly length (108), in particular 80%, in particular 60%, in particular 50% of the bottle belly length (108), in particular honing with an overflow in which the honing elements move out of the opening (24) at the end of the circular cylindrical second section (112), in particular w although the overflow is between 10% and 90% of the extension (66) of the area of the honing elements (14) equipped with the cutting surface.