DE202021004060U1 - honing tool - Google Patents

honing tool Download PDF

Info

Publication number
DE202021004060U1
DE202021004060U1 DE202021004060.9U DE202021004060U DE202021004060U1 DE 202021004060 U1 DE202021004060 U1 DE 202021004060U1 DE 202021004060 U DE202021004060 U DE 202021004060U DE 202021004060 U1 DE202021004060 U1 DE 202021004060U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
honing tool
tool
spiral groove
honing
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202021004060.9U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZECHA HARTMETALL WERKZEUGFABRIKATION GmbH
ZECHA HARTMETALL-WERKZEUGFABRIKATION GmbH
Original Assignee
ZECHA HARTMETALL WERKZEUGFABRIKATION GmbH
ZECHA HARTMETALL-WERKZEUGFABRIKATION GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZECHA HARTMETALL WERKZEUGFABRIKATION GmbH, ZECHA HARTMETALL-WERKZEUGFABRIKATION GmbH filed Critical ZECHA HARTMETALL WERKZEUGFABRIKATION GmbH
Publication of DE202021004060U1 publication Critical patent/DE202021004060U1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0823Devices involving rotation of the workpiece
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/3568Modifying rugosity
    • B23K26/3584Increasing rugosity, e.g. roughening
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/362Laser etching
    • B23K26/364Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/40Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/402Removing material taking account of the properties of the material involved involving non-metallic material, e.g. isolators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/08Honing tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/20Tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/52Ceramics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

Honwerkzeug (10; 50) zum Erzeugen einer hochgenauen Kontur von gekrümmten Dicht-, Klemm- oder Lagerflächen wie z.B. Kugel- oder Kegelflächen (4; 5) oder sonstigen konvexen oder konkaven Flächen in einem Bauteil (2; 3), umfassend:
- einen Werkzeugschaft (12), der zum Aufnehmen des Honwerkzeugs (10) in einer Werkzeugaufnahme ausgebildet ist,
- einen sich an einem Ende des Werkzeugschaftes (12) anschließenden, rotationssymmetrischen Führungskörper (13), der eine Reibarbeitsfläche (20) aufweist, die das Bearbeiten der in einem Bauteil (2; 3) herzustellenden Kontur (4; 5) erlaubt und die zusätzlich wenigstens eine auf dieser Reibarbeitsfläche (20) eingebrachte Spiralnut (16) aufweist.

Figure DE202021004060U1_0000
Honing tool (10; 50) for producing a highly precise contour of curved sealing, clamping or bearing surfaces such as spherical or conical surfaces (4; 5) or other convex or concave surfaces in a component (2; 3), comprising:
- a tool shank (12) which is designed to hold the honing tool (10) in a tool holder,
- A rotationally symmetrical guide body (13) adjoining one end of the tool shank (12) and having a friction working surface (20) which allows the contour (4; 5) to be produced in a component (2; 3) to be machined and which additionally has at least one spiral groove (16) introduced on this friction working surface (20).
Figure DE202021004060U1_0000

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein rotierende Honwerkzeuge zum Erzeugen einer hochgenauen Kontur von gekrümmten Dicht-, Klemm- oder Lagerflächen wie z.B. Kugel- oder Kegelflächen oder sonstigen konvexen oder konkaven Flächen in einem Bauteil in einem Arbeitsgang.The present invention relates generally to rotary honing tools for producing a highly precise contour of curved sealing, clamping or bearing surfaces such as spherical or conical surfaces or other convex or concave surfaces in a component in one operation.

Hintergrundbackground

Insbesondere in der Werkzeugmaschinen- und Automobilindustrie sowie der Motorenfertigung ist die Herstellung von räumlich gekrümmten, hochgenauen Oberflächen in Bauteilen notwendig. So müssen oftmals für Dicht-, Klemm- oder Lagerflächen wie z.B. in Verbrennungsmotoren oder Ventilen räumlich gekrümmte Oberflächen geschaffen werden, die zumindest eine der nachfolgenden Oberflächeneigenschaften haben:

  • a) Oberflächenrauheit der Bauteile Ra < 0.5 µm
  • b) maximale Profilabweichungen Bauteil Pt = max. 3 µm
  • c) maximale Profilabweichungen Werkzeug Pt = max. 1.6 µm
The production of spatially curved, high-precision surfaces in components is particularly necessary in the machine tool and automotive industries as well as in engine production. Spatially curved surfaces that have at least one of the following surface properties often have to be created for sealing, clamping or bearing surfaces such as in combustion engines or valves:
  • a) Surface roughness of the components Ra < 0.5 µm
  • b) maximum profile deviations component Pt = max. 3 µm
  • c) maximum profile deviation tool Pt = max. 1.6 µm

Zur Herstellung derartig hochgenauer Oberflächen werden Honwerkzeuge eingesetzt. Mittels solcher Hon- oder Formwerkzeuge soll - oftmals in einem einzigen Arbeitsgang - eine gewünschte Kontur mit sehr hohen Oberflächengüte in dem Werkstück erzeugt werden. Honwerkzeuge können standardmäßig aus Vollhartmetall oder Schnellarbeitsstahl oder aus einem Führungskörper mit CVD-Dickfilm oder einem Führungskörper mit angelöteten Schneiden aus Hartstoff (CVD, PKD, Hartmetall, CBN) bestehen. Ebenso können die Honwerkzeuge eine Anzahl unterschiedlichster Schneiden aufweisen.Honing tools are used to produce such high-precision surfaces. A desired contour with a very high surface quality is to be produced in the workpiece—often in a single operation—by means of such honing or forming tools. As standard, honing tools can be made of solid carbide or high-speed steel or of a guide body with CVD thick film or a guide body with brazed cutting edges made of hard material (CVD, PCD, hard metal, CBN). Likewise, the honing tools can have a number of very different cutting edges.

Eine erste Kategorie von Honwerkzeugen umfasst ein abtragendes und umformendes Werkzeug ohne definierte Schneiden, aber mit bestimmter Oberflächenrauheit, um die Oberfläche am Bauteil ohne nennenswerten und definierten Spanabtrag zu bearbeiten. Derartige Honwerkzeuge erzeugen durch das Drücken auf die Oberfläche eine verdichtete Oberfläche und ebnen bestehende Rauheiten ein. Durch die Belastungen kommen hier vor allem hochharte Schneidstoffe aus CBN oder Diamant zum Einsatz. Ist die Konturherstellung nicht genau genug wird dies auf der Bauteiloberfläche anhand von Riefen und Spuren sichtbar.A first category of honing tools includes a removing and forming tool without defined cutting edges, but with a specific surface roughness in order to machine the surface of the component without significant and defined chip removal. Such honing tools produce a compacted surface by pressing on the surface and level existing roughness. Due to the loads, extremely hard cutting materials made of CBN or diamond are used here. If the contour production is not precise enough, this becomes visible on the component surface by means of grooves and traces.

Bei einer zweiten Kategorie von Honwerkzeugen ist wenigstens eine definierte Schneide vorhanden, um die Oberfläche am Bauteil durch einen definierten Spanabtrag zu bearbeiten. Insbesondere fallen hierunter Reibahlen mit zwei und mehr Schneiden. Die Reibahlen kommen überwiegend dort zum Einsatz wo aufgrund von Bauteilkonturen noch Absätze oder Durchmesser zueinander stimmen müssen und sich die Anwendung nicht nur auf eine Dichtfläche begrenzt. Dadurch kommen hier überwiegend beschichtete Werkzeuge zum Einsatz.A second category of honing tools has at least one defined cutting edge in order to process the surface of the component by means of a defined chip removal. In particular, this includes reamers with two or more cutting edges. The reamers are mainly used where, due to component contours, shoulders or diameters have to match and the application is not limited to just one sealing surface. As a result, coated tools are predominantly used here.

Derartige Honwerkzeuge bewegen sich sowohl in der Längsachse als auch drehend. Daher ist eine gehonte Fläche meist am Kreuzschliff (Kreuzstrich) erkennbar. Dieser Kreuzschliff ist charakteristisch für das Bearbeitungsverfahren des Honens, das auch als „Ziehschleifen“ bezeichnet wird. Er verbessert die Gleit- und Notlaufeigenschaft, da sich in den kleinen Furchen Öl sammeln kann. Außerdem wird die Rundheit des bearbeiteten Werkstücks deutlich verbessert.Such honing tools move both in the longitudinal axis and in rotation. Therefore, a honed surface can usually be recognized by the cross-hatch (cross line). This cross-cut is characteristic of the honing process, which is also referred to as "pulling". It improves the sliding and emergency running properties, as oil can collect in the small furrows. In addition, the roundness of the machined workpiece is significantly improved.

Bauteile, die mit solchen Honwerkzeugen hergestellt werden, besitzen in der Regel ein sehr geringes Toleranzband hinsichtlich Form- und Lagetoleranzen, weshalb eine präzise Abstimmung des Formwerkzeugs notwendig ist. Im Falle von Dichtsitzen, Klemm- oder Lagerflächen, welche sich über Radienformen, Formschrägen oder sonstigen konvexen oder konkaven Flächen an Bauteilen abbilden können, sind sowohl eine extrem gute Oberflächengüte als auch hochgenaue Form- und Lagetoleranzen für die spätere Funktion des mittels des Formwerkzeuges herzustellenden Bauteils notwendig.Components that are manufactured with such honing tools usually have a very small tolerance band with regard to shape and position tolerances, which is why precise adjustment of the mold is necessary. In the case of sealing seats, clamping or bearing surfaces, which can be represented by radius shapes, drafts or other convex or concave surfaces on components, both an extremely good surface quality and highly precise shape and position tolerances are important for the subsequent function of the component to be manufactured using the mold necessary.

Im vorliegenden Fall sind unter dem Begriff Honwerkzeug beide genannten Kategorien von Werkzeugen zu subsumieren, d.h. insbesondere sind Reibahlen besondere Honwerkzeugen im Sinne dieser Offenbarung.In the present case, both categories of tools mentioned are to be subsumed under the term honing tool, i.e. in particular reamers are special honing tools within the meaning of this disclosure.

Die JP 2011 235429 A zeigt ein Werkzeug, auf dem Diamantensplitter spiralförmig aufgetragen sind. Die Spiralen auf diesem Werkzeug sollen wohl einen Abstand von 0,1 bis 2,0 mm haben. Hier sind die Diamantensplitter spiralförmig aufgebracht. Eine Reibarbeitsfläche ist nicht zu erkennen.the JP 2011 235429 A shows a tool on which diamond chips are spirally applied. The spirals on this tool are said to be 0.1 to 2.0mm apart. Here the diamond chips are applied in a spiral. A friction working surface cannot be seen.

Die CN 203936 761 offenbart ein Werkzeug mit Spiralen, aber wie diese Spiralen erzeugt wurden, ist unklar.the CN 203936 761 discloses a tool with spirals, but how these spirals were created is unclear.

Die DE 10 2016 216464 A1 lehrt ein Aufrauhwerkzeug zum Aufrauen einer zylindrischen Oberfläche. Hier ist eine Vielzahl von umfangsschneidenden Schneidwerkzeugen vorhanden.the DE 10 2016 216464 A1 teaches a roughening tool for roughening a cylindrical surface. A variety of peripheral cutting tools are available here.

Aus der CN 103 567 850 A ist ein Bearbeitungsverfahren für zylindrische Oberflächen offenbart.From the CN 103 567 850 A a machining method for cylindrical surfaces is disclosed.

Die US 2011/273397 A1 zeigt ein Verfahren zum Honen von Oberflächen.the U.S. 2011/273397 A1 shows a process for honing surfaces.

Die US 2002/173228 A1 beschreibt ein Werkzeug, das mit CBN oder Diamantpartikeln durchgehend beschichtet ist. Eine Spiralnut ist mittels eines Lasers eingebracht. Insbesondere soll das Auswerfen von Späne dadurch verbessert werden. Eine Bearbeitung gekrümmter Flächen ist damit wohl nicht angedacht, da die Arbeitsflächen zylindrisch sind.the U.S. 2002/173228 A1 describes a tool that is continuously coated with CBN or diamond particles. A spiral groove is introduced using a laser. In particular, the ejection of chips should be improved. A processing of curved surfaces is probably not intended, since the work surfaces are cylindrical.

Die DE 43 16 012 A1 offenbart ein Verfahren zur Feinbearbeitung von Werkstück-Oberflächen. Hier werden in der Werkstück-Oberfläche Riefen und Rillen mittels Stahlbehandlung erzeugt. Vorzugsweise werden Laserstrahlen zur Bearbeitung der Werkstück-Oberflächen eingesetzt.the DE 43 16 012 A1 discloses a method for finishing workpiece surfaces. Here, scores and grooves are created in the workpiece surface by means of steel treatment. Laser beams are preferably used to process the workpiece surfaces.

Aus der EP 2 868 413 B1 ist ein hartbeschichtetes Schneidwerkzeug bekannt, das eine definierte Schneidkante aufweist. Die definierte Schneidkante besitzt eine Flankenfläche und eine Spanfläche. Eine harte Beschichtung ist auf der Seite der Flankenfläche und auf der Seite der Spanfläche in der Nähe der Schneidkante in einen Querschnitt senkrecht zu der Schneidkante in einem Bereich, der kleiner oder gleich 0,3x der Werkzeugdurchmesser ist, in der axialen Richtung von der Spitze des Werkzeugs speziell ausgebildet.From the EP 2 868 413 B1 a hard-coated cutting tool is known which has a defined cutting edge. The defined cutting edge has a flank face and a rake face. A hard coating is present on the flank face side and on the rake face side in the vicinity of the cutting edge in a cross section perpendicular to the cutting edge in a range that is less than or equal to 0.3 times the tool diameter, in the axial direction from the tip of the Tool specially trained.

Aus der JP 2008 229 838 A ist ein Diamantschneidwerkzeug bekannt, bei dem eine Schneidplatte mittels ultrakurzer gepulster Laserstrahlen mit periodischen Strukturen von 5 nm bis 3000 nm ausgebildet ist, um die Standzeit der Schneidspitze zu verlängern.From the JP 2008 229 838 A a diamond cutting tool is known in which a cutting tip is formed with periodic structures of 5 nm to 3000 nm by means of ultra-short pulsed laser beams in order to increase the service life of the cutting tip.

Ein Verfahren zur Beeinflussung des Spanflussverhaltens von Werkzeugflächen im Bereich von Schneidkanten bei spanerzeugenden Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide ist aus der DE 197 24 319 C1 bekannt. Hier wird mit Hilfe einer Laserbestrahlung zumindest die Spanflächen im geringen Abstand zur Schneidkante mit einem die Oberflächenstruktur verändernden Muster versehen. Das Muster kann nach einer Ausgestaltung aus einer Reihe von Strichen und/oder Punkten bestehen, etwa aus einem Streifen oder einer Spur aus Strichen und/oder Punkten, welcher im Abstand zur Schneidkante verläuft. Die Laserbestrahlung ist derart, dass im Bereich des Substratmaterials oberflächlich eine Umschmelzung und möglicherweise eine Oxidation erzeugt werden, wodurch eine erhöhte Oberflächenrauheit entstehen soll, die Einfluss auf die Spangeschwindigkeit hat. Durch die bestimmte Richtungsgebung der das Muster bildenden Markierungen lässt sich nicht nur die Fließgeschwindigkeit sondern auch die Fließrichtung beeinflussen.A method for influencing the chip flow behavior of tool surfaces in the area of cutting edges in chip-producing tools with a geometrically defined cutting edge is from DE 197 24 319 C1 known. Here, with the help of laser irradiation, at least the chip faces at a short distance from the cutting edge are provided with a pattern that changes the surface structure. According to one embodiment, the pattern can consist of a series of lines and/or dots, for example a strip or a track of lines and/or dots, which runs at a distance from the cutting edge. The laser irradiation is such that remelting and possibly oxidation are produced on the surface of the substrate material, which is said to result in increased surface roughness, which has an influence on the cutting speed. Not only the flow speed but also the flow direction can be influenced by the specific direction of the markings forming the pattern.

In der WO 2012 032286 A1 ist ein Bohrschneidwerkzeug beschrieben, bei dem in der Schneidfläche des Werkzeugsubstrats, in dem eine Vielzahl von Grübchen ausgebildet sind und die Beschichtung auch diese Grübchen ausfüllt.In the WO 2012 032286 A1 describes a drilling cutting tool in which a plurality of pits are formed in the cutting surface of the tool substrate and the coating also fills these pits.

Aus der JP 03196976 A und JP 10113878 A sind Schleifscheiben mit mehreren radialen feinen Nuten bekannt, die beispielsweise mittels Laser in die Schleifscheibe eingebracht werden.From the JP 03196976A and JP 10113878 A grinding wheels with a plurality of radial fine grooves are known, which are introduced into the grinding wheel by means of a laser, for example.

Ein Verfahren zur laserbasierten Erzeugung einer Struktur an einer Spanfläche eines spanenden Werkzeugs ist aus der DE 2018 102 108 B4 bekannt. Hier wird mindestens eine Struktur mittels Linien gebildet, wobei die Linien in einem Abstand von maximal 400 µm mit einem Laserstrahl zumindest bereichsweise innerhalb einer vorgegebenen Kontur an mindestens einer Spanfläche des spanenden Werkzeugs erzeugt werden. Die Ausrichtung oder der Verlauf der strukturbildenden Linien orientiert sich an einem Profil mindestens einer Schneidkante der mindestens einen Spanfläche.A method for laser-based generation of a structure on a rake face of a cutting tool is from DE 2018 102 108 B4 known. Here, at least one structure is formed by means of lines, with the lines being generated at a maximum distance of 400 μm with a laser beam at least in regions within a predetermined contour on at least one cutting face of the cutting tool. The orientation or course of the structure-forming lines is based on a profile of at least one cutting edge of the at least one chip face.

Schließlich zeigt die JP 11156714 A ein Abrichtwerkzeug, das mit Diamanten besetzt ist. Mittels Laserstrahlen oder Elektronenstrahlen wird eine Nut parallel zur Drehachse ausgebildet. Damit soll die Abrichtschärfe verbessert werden.Finally shows the JP 11156714A a dressing tool set with diamonds. A groove is formed parallel to the axis of rotation by means of laser beams or electron beams. This is intended to improve the dressing sharpness.

Honwerkzeuge der hier interessierenden Art erhalten mittels Schleifen oder Lasern die gewünschte Kontur zur Erzeugung einer konturgenauen scharfen Schneide und Form. Es wurde aber festgestellt, dass eine scharfe Schneidkante oder - bei reinen Reibarbeitsflächen - eine zu glatte Oberfläche an der Werkzeugkontur bei Dichtflächen nicht ideal ist. Durch das Erzeugen einer zu glatten Oberfläche am Bauteil kommt es durch kleinste Abweichungen in der Bauteilform zu Undichtigkeiten und das Bauteil wird unbrauchbar.Honing tools of the type of interest here are given the desired contour by means of grinding or lasering, in order to produce a sharp cutting edge and shape with precise contours. However, it was found that a sharp cutting edge or - in the case of pure friction work surfaces - a surface that is too smooth on the tool contour is not ideal for sealing surfaces. By creating a surface that is too smooth on the component, the smallest deviations in the shape of the component lead to leaks and the component becomes unusable.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde, ein Honwerkzeug bereit zu stellen, das einen oder mehrere der zuvor genannten Mängel verringert.The present invention is therefore based on the technical problem of providing a honing tool that reduces one or more of the aforementioned deficiencies.

Zusammenfassung der OffenbarungSummary of Revelation

Dieses technische Problem wird durch ein Honwerkzeug zum Erzeugen einer hochgenauen Kontur von gekrümmten Dicht-, Klemm- oder Lagerflächen wie z.B. Kugel- oder Kegelflächen oder sonstigen konvexen oder konkaven Flächen in einem Bauteil, gelöst, das einen Werkzeugschaft, der zum Aufnehmen des Honwerkzeuges in einer Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, und einen sich an einem Ende des Werkzeugschaftes anschließenden, rotationssymmetrischen Führungskörper umfasst. Der Führungskörper weist eine Reibarbeitsfläche auf, die das Bearbeiten der in einem Bauteil herzustellenden Kontur erlaubt, und die zusätzlich wenigstens eine in diese Reibarbeitsfläche eingebrachte Spiralnut aufweist.This technical problem is solved by a honing tool for generating a high-precision contour of curved sealing, clamping or bearing surfaces such as spherical or conical surfaces or other convex or concave surfaces in a component, which has a tool shank, which is used to hold the honing tool in a Tool holder is formed, and an adjoining at one end of the tool shank, comprises a rotationally symmetrical guide body. The guide body has a friction working surface, which allows the machining of the contour to be produced in a component, and which additionally has at least one spiral groove introduced into this friction working surface.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die bei einem solchen Werkzeug bisher vorhandene Reibarbeitsfläche, die mit oder ohne Schneide(n) ausgebildet sein kann, durch zusätzliches Einbringen wenigstens einer Spiralnut im Arbeitsergebnis dahingehend zu verbessern, dass eine Art „Schaben“ entlang der herzustellenden Oberflächenkontur im Werkstück eine Glättung der Werkstückoberfläche bewirkt. So kann insbesondere bei Dicht- oder Ventilsitzen eine Oberflächenrauheit erzielt werden, die in Kombination mit der bisherigen Formtoleranz eine Dichtheit des Werkstücks ermöglicht.The present invention is based on the idea of improving the working result of the previously existing friction working surface of such a tool, which can be designed with or without cutting edge(s), by additionally introducing at least one spiral groove in such a way that a kind of "scraping" along the to be produced Surface contour in the workpiece causes a smoothing of the workpiece surface. In particular with sealing or valve seats, a surface roughness can be achieved which, in combination with the previous form tolerance, enables the workpiece to be sealed.

Anzumerken ist, dass die zusätzlich auf die Arbeitsfläche des Werkzeugs aufgebrachte, wenigstens eine Spiralnut nicht zwingend durchgehend sein muss. Sie kann auch Unterbrechungen aufweisen, so dass die eine Spiralnut am Umfang der Arbeitsfläche nur abschnittsweise ausgebildet ist, also Unterbrechungen aufweist. Bei einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs weist die Reibarbeitsfläche des Führungskörpers eine Rauheit Ra = 0,02 µm bis 0,4 µm bei Pt < 3,2 µm auf.It should be noted that the at least one spiral groove additionally applied to the working surface of the tool does not necessarily have to be continuous. It can also have interruptions, so that one spiral groove is formed only in sections on the circumference of the working surface, ie it has interruptions. In an exemplary embodiment of a honing tool according to the invention, the friction working surface of the guide body has a roughness Ra=0.02 μm to 0.4 μm with Pt<3.2 μm.

Die Spiralnut kann beispielsweise eine Tiefe t = 0,3 µm bis 8 µm, insbesondere 0,8 µm bis 2,5 µm,und eine Spiralbreite b = 2 µm bis 40 µm, insbesondere 5 µm bis 15 µm aufweisen.The spiral groove can, for example, have a depth t=0.3 μm to 8 μm, in particular 0.8 μm to 2.5 μm, and a spiral width b=2 μm to 40 μm, in particular 5 μm to 15 μm.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs hat die wenigstens eine Spirale gegenüber der Rotationsachse des Honwerkzeugs eine Steigung s = 0,8 µm bis 200 µm, insbesondere 5 µm bis 50 µm.In a further exemplary embodiment of a honing tool according to the invention, the at least one spiral has a pitch s=0.8 μm to 200 μm, in particular 5 μm to 50 μm, relative to the axis of rotation of the honing tool.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs ist die wenigstens eine Spirale bzw. deren jeweilige Spiralabschnitte auf einer im Querschnitt geraden Fasenfläche an der Spitze des Honwerkzeugkopfes ausgebildet. Die Fase schließt im Querschnitt gesehen vorzugsweise einen Winkel von 87,5°+/-0,2° oder 120°+/- 0,2° ein. Der eingeschlossen Winkel ist in Abhängigkeit von dem zu bearbeitenden Werkstück zu wählen. Ferner nehmen die auf der Fase eingebrachten Spiralabschnitte der Spirale einen Winkel zwischen 10° und 20° vorzugsweise zwischen 15° und 20° ein. Weiter vorzugsweise beträgt der Winkel zwischen 14,5° und 15,5° und insbesondere 15°-15,5°. Die Spiralabschnitte sollten zudem einen Rillenabstand von 25 ±5 µm aufweisen (z.B. bei einer Messung gemäß 13). Bei dieser Ausgestaltung wurde festgestellt, dass die gewünschten Rauheiten, wie zuvor angegeben, erreichbar sind. Man hat festgestellt, dass bei einer zu feinen Spirale, d.h. Rillenabstand und Rillentiefe am Werkzeug sind geringer als zuvor angegeben, zwar weiterhin eine gute Oberfläche erreicht werden kann, jedoch die gewünschte Maßhaltigkeit eventuell nicht erreicht wird oder das Werkzeug aufgrund eines zu hohen Arbeitsdrucks frühzeitig beschädigt wird .In an exemplary embodiment of a honing tool according to the invention, the at least one spiral or its respective spiral sections is formed on a chamfer surface with a straight cross section at the tip of the honing tool head. Viewed in cross section, the bevel preferably encloses an angle of 87.5°+/−0.2° or 120°+/−0.2°. The included angle is to be selected depending on the workpiece to be machined. Furthermore, the spiral sections of the spiral introduced on the bevel assume an angle of between 10° and 20°, preferably between 15° and 20°. More preferably, the angle is between 14.5° and 15.5° and in particular 15°-15.5°. The spiral sections should also have a groove spacing of 25 ±5 µm (e.g. when measuring according to 13 ). With this configuration, it has been found that the desired roughnesses as indicated above are achievable. It has been found that if the spiral is too fine, i.e. the groove spacing and groove depth on the tool is smaller than previously specified, a good surface can still be achieved, but the desired dimensional accuracy may not be achieved or the tool may be damaged prematurely due to excessive working pressure becomes .

In Bezug auf die Messung der obigen Werte ist noch folgendes anzumerken: Das Werkzeug wird auf dem Messgerät so ausgerichtet, dass die Fasenfläche sich in waagerechter Lage befindet und die Messung senkrecht zur Fasenfläche erfolgt. Es wird dann eine senkrechte Referenzlinie hinzugefügt, diese kann direkt tangential an der Kante der Fasenfläche zur Stirnseite der Werkzeugspitze anliegen oder parallel zu dieser Tangente verschoben sein. Die Spirale bzw. deren Spiralabschnitte gemessen senkrecht zur Fasenfläche sollen dann die genannten Werte erfüllen, siehe auch insb. 10 ff.With regard to the measurement of the above values, the following should also be noted: The tool is aligned on the measuring device in such a way that the chamfer surface is in a horizontal position and the measurement is taken perpendicular to the chamfer surface. A vertical reference line is then added, this can be done directly be tangential to the edge of the chamfer surface to the face of the tool tip or be shifted parallel to this tangent. The spiral or its spiral sections, measured perpendicularly to the bevel surface, should then meet the specified values, see also esp. 10 onwards

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs wenigstens zwei Spiralnuten in Richtung der Rotationsachse zueinander versetzt angeordnet sind.In particular, it can be advantageous that, in an exemplary embodiment of a honing tool according to the invention, at least two spiral grooves are offset from one another in the direction of the axis of rotation.

Vorzugsweise haben die wenigstens zwei Spiralen die gleiche Steigung und verlaufen parallel zueinander.The at least two spirals preferably have the same pitch and run parallel to one another.

Alternativ weisen die wenigstens zwei Spiralen die gleiche oder unterschiedliche Steigungen auf, verlaufen aber gegensätzlich zueinander.Alternatively, the at least two spirals have the same or different pitches, but run in opposite directions to one another.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs ändert sich die Tiefe und/oder Steigung der Spiralnut in Rotationsachsenrichtung gesehen entlang der Reibarbeitsflächenkontur.In a further exemplary embodiment of a honing tool according to the invention, the depth and/or pitch of the spiral groove changes along the friction working surface contour as viewed in the direction of the axis of rotation.

Erfindungsgemäße Honwerkzeuge bestehen vorzugsweise aus den Materialen, wie sie bereits hinlänglich in diesem technischen Gebiet bekannt sind, also Vollhartmetall oder Schnellarbeitsstahl.Honing tools according to the invention preferably consist of the materials that are already well known in this technical field, ie solid carbide or high-speed steel.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform besteht der Führungskörper aus einem Hartstoff umfassend:

  • a) Vollhartmetall mit einem 7 - 12 µm CVD-Dickfilm
  • b) Vollhartmetall mit aufgelötetem CBN
  • c) Vollhartmetall mit aufgelötetem PKD
  • d) Vollhartmetall mit aufgelötetem CVD
In an exemplary embodiment, the guide body consists of a hard material comprising:
  • a) Solid carbide with a 7 - 12 µm CVD thick film
  • b) Solid carbide with brazed CBN
  • c) Solid carbide with soldered PCD
  • d) Solid carbide with brazed CVD

Vorzugsweise ist die Reibarbeitsfläche des Führungskörpers mit einem CVD-Dickfilm versehen, in den die wenigstes eine Spirale eingebracht ist. Alternativ ist der Führungskörper mit angelöteten Schneiden aus Hartstoff wie z.B. CVD, PKD, Hartmetall, CBN) versehen. Auch hier ist dann die mindestens eine Spirale zusätzlich auf die Oberfläche des Funktionsbereichs eingebracht.The friction working surface of the guide body is preferably provided with a CVD thick film into which at least one spiral is introduced. Alternatively, the guide body is provided with soldered cutting edges made of hard material such as CVD, PCD, hard metal, CBN). Here, too, the at least one spiral is then additionally introduced onto the surface of the functional area.

Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung mit zusätzlicher Spirale im Funktions- oder Arbeitsbereich des Honwerkzeugs kann auch bei Werkzeugen mit Schneiden sinnvoll sein. Aber aufgrund anwendungstechnischer Gegebenheiten und der Eigenschaften bei der Spanbildung können diese Werkzeuge möglicherweise schlechtere Bauteiloberflächen im Vergleich zu einem Reibwerkzeug ohne Schneiden erzeugen.A configuration according to the invention with an additional spiral in the functional or working area of the honing tool can also be useful for tools with cutting edges. However, due to application-technical conditions and the chip formation properties, these tools can possibly produce poorer component surfaces compared to a reaming tool without cutting edges.

Wie bei bisherigen Honwerkzeugen bekannt, kann auch bei einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeuges die Reibarbeitsfläche des Führungskörpers mit polykristallinem Diamant versehen sein und hierin die wenigstens eine Spiralnut eingebracht sein.As is known from previous honing tools, the friction working surface of the guide body can also be provided with polycrystalline diamond in an exemplary embodiment of a honing tool according to the invention and the at least one spiral groove can be introduced therein.

Abschließend ist hervorzuheben, dass die Form und/oder Kontur der Reibarbeitsfläche je nach Verwendungszweck beliebig geformt sein kann. Vorzugseise hat die Reibarbeitsfläche des Führungskörpers eine (Teil-)Kugel- oder Kegelform.Finally, it should be emphasized that the shape and/or contour of the friction working surface can be of any shape, depending on the intended use. The friction working surface of the guide body preferably has a (partial) spherical or conical shape.

Ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen rotierenden Honwerkzeugs, mit dem eine hochgenaue Kontur von gekrümmten Dicht-, Klemm- oder Lagerflächen wie z.B. Kugel- oder Kegelflächen oder sonstigen konvexen oder konkaven Flächen in einem Bauteil herstellbar ist, umfasst beispielsweise folgende Verfahrensschritte:

  • - Bereitstellen eines an sich bekannten Honwerkzeugs mit einem Werkzeugschaft, der zum Aufnehmen des Honwerkzeugs in einer Werkzeugaufnahme ausgebildet ist. An dem einen Ende des Werkzeugschaftes schließt sich ein rotationssymmetrischer Führungskörper an, der eine Reibarbeitsfläche aufweist, die es erlaubt, die in einem Bauteil herzustellende Kontur hochgenau herzustellen.
  • - Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Spiralnut in die Reibarbeitsfläche des Führungskörpers eingebracht, beispielsweise mittels Laser.
A method for producing a rotating honing tool according to the invention, with which a highly precise contour of curved sealing, clamping or bearing surfaces such as spherical or conical surfaces or other convex or concave surfaces can be produced in a component, includes the following process steps, for example:
  • - Providing a known honing tool with a tool shank, which is designed to accommodate the honing tool in a tool holder. A rotationally symmetrical guide body is connected to one end of the tool shank, which has a friction working surface that allows the contour to be produced in a component to be produced with high precision.
  • - According to the invention, at least one spiral groove is introduced into the friction working surface of the guide body, for example by means of a laser.

Das Fertigungsverfahren funktioniert grundsätzlich sowohl bei den Honwerkzeugen mit reiner Reibarbeitsfläche wie auch bei Reibahlen mit definierter Schneide. Für den Ablauf spielt es keine Rolle ob und wieviel Schneiden sich am Werkzeug befinden. Konturen entlang des Umfangs sind hier nachzuarbeiten und können auf gewünschte Rauheiten eingestellt werden. Konturen und Schneiden an der Stirn der Werkzeuge können eventuell nur bedingt erzeugt werden.In principle, the manufacturing process works both for honing tools with a pure reaming surface and for reamers with a defined cutting edge. For the process, it is irrelevant whether and how many cutting edges are on the tool. Contours along the circumference are to be reworked here and can be adjusted to the desired roughness. Contours and cutting edges on the face of the tools may only be able to be produced to a limited extent.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Einbringen der wenigstens einen Spiralnut mit einem Laserfaktor von 0,3 kWs/mm bis 16.2 kWs/mm. Der Laserfaktor setzt sich hierbei aus der Kontaktzeit des Lasers mit dem Führungskörper, der verwendeten Laserleistung und des zu bearbeitenden Schneidstoffs zusammen. Es gilt:  Laserfaktor = Kontaktzeit [ s / mm ] * Laserleistung [ kW ] * Schneidstofffaktor ,

Figure DE202021004060U1_0001

wobei für beispielhafte Ausführungsformen gilt:

  • Laserleistung 13 - 17 kW;
  • Kontaktzeit 0,025- 1 s/mm;
  • Schneidstofffaktor 0,7-1,1,
  • insbesondere z.B. für PKD = 0,8 - 1,1, für CVD = 0.97, für CBN = 1,05, für CVD-Dickfilm = 1.
In an exemplary embodiment of the method, the at least one spiral groove is made with a laser factor of 0.3 kWs/mm to 16.2 kWs/mm. The laser factor consists of the contact time of the laser with the guide body, the laser power used and the cutting material to be processed. The following applies: laser factor = contact time [ s / mm ] * laser power [ kW ] * cutting material factor ,
Figure DE202021004060U1_0001

where the following applies to exemplary embodiments:
  • laser power 13 - 17 kW;
  • contact time 0.025-1 s/mm;
  • cutting material factor 0.7-1.1,
  • in particular, for example, for PCD = 0.8 - 1.1, for CVD = 0.97, for CBN = 1.05, for CVD thick film = 1.

Ein einfaches und effektives Einbringen der Spiralnut ist bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens möglich, indem der Laserstrahl tangential entlang der Reibarbeitsfläche die wenigstens einen Spiralnut eingebracht wird.A simple and effective introduction of the spiral groove is possible in an exemplary embodiment of the method in that the laser beam is introduced tangentially along the friction work surface of the at least one spiral groove.

Vorzugsweise wird die wenigstens eine Spirale mittels ortsfest angeordnetem Laser und sich gleichzeitig drehendem und in Richtung der Rotationsachse des Honwerkzeuges translatorisch bewegendem Führungskörper erzeugt, wobei die Steigung in Abhängigkeit der Drehrate und der translatorischen Geschwindigkeit eingestellt wird. Vorzugsweise beträgt die Steigung s = 0,8 µm bis 200 µm und insbesondere in den hierin anderweitig offenbarten Bereichen.The at least one spiral is preferably produced by means of a stationarily arranged laser and simultaneously rotating and translationally moving guide body in the direction of the axis of rotation of the honing tool, with the gradient being adjusted as a function of the rotation rate and the translational speed. The gradient s is preferably 0.8 μm to 200 μm and in particular in the ranges otherwise disclosed herein.

Je nach gewünschter Rauheit und Oberflächengüte am Bauteil wird bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens die Tiefe und/oder Steigung der Spirale in Rotationsachsenrichtung gesehen entlang der Reibarbeitsflächenkontur verändert.Depending on the desired roughness and surface quality on the component, in an exemplary embodiment of the method, the depth and/or pitch of the spiral, viewed in the direction of the axis of rotation, is changed along the contour of the friction work surface.

Figurenlistecharacter list

Im Folgenden sind beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Werkstücks mit kalottenförmiger Ventilsitzfläche, die mittels eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs hochgenau herzustellen ist,
  • 2 eine schematische Querschnittsansicht eines weiteren Werkstücks mit einer Kegelsitzfläche, die mittels eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs hochgenau herzustellen ist,
  • 3 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs,
  • 4 eine schematische Detailansicht der Spitze des Werkzeugs gemäß 3,
  • 5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit teilkugelförmiger Bearbeitungsfläche,
  • 6 ein Detail der Spitze des Werkzeugs gemäß 5,
  • 7 eine schematische Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Werkzeugs mit definierten Werkzeugschneiden und in diesem Bereich aufgebrachter zusätzlicher Spirale gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 8 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Herstellung einer Spiralnut auf einem Honwerkzeug,
  • 9 eine weitere schematische Seitenansicht auf die Vorrichtung nach 8,
  • 10 eine schematische Seitenansicht der in 9 gezeigten Anordnung,
  • 11 eine schematische Seitenansicht auf ein erfindungsgemäßes Honwerkzeug und dessen Anordnung zur Vermessung,
  • 12 eine Draufsicht auf die Fasenfläche und die darin eingebrachten Spiralnuten eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs,
  • 13 eine Fotografie der Fasenfläche gemäß 12.
Exemplary embodiments of the present invention are described and explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 a schematic cross-sectional view of a first workpiece with a dome-shaped valve seat surface, which is to be produced with high precision using a honing tool according to the invention,
  • 2 a schematic cross-sectional view of another workpiece with a conical seat surface, which is to be produced with high precision using a honing tool according to the invention,
  • 3 a schematic side view of a tool according to the invention,
  • 4 a schematic detail view of the tip of the tool according to FIG 3 ,
  • 5 a side view of a tool according to the invention with a part-spherical machining surface,
  • 6 a detail according to the tip of the tool 5 ,
  • 7 a schematic side view of another tool according to the invention with defined tool cutting edges and an additional spiral applied in this area according to the present invention,
  • 8th a schematic plan view of a device for producing a spiral groove on a honing tool,
  • 9 a further schematic side view of the device 8th ,
  • 10 a schematic side view of in 9 shown arrangement,
  • 11 a schematic side view of a honing tool according to the invention and its arrangement for measurement,
  • 12 a top view of the chamfer surface and the spiral grooves introduced therein of a honing tool according to the invention,
  • 13 a photograph of the bevel surface according to 12 .

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Die 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Bauteils 2 mit hochgenau geschliffener Ventilfläche 4, die im vorliegenden Fall einem Teil einer Kugelfläche entspricht. Derartige Oberflächen und Konturen sind insbesondere im Motorenbau notwendig.the 1 shows a schematic sectional view of a component 2 with a highly precisely ground valve surface 4, which in the present case corresponds to part of a spherical surface. Such surfaces and contours are particularly necessary in engine construction.

Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Bauteils 3 mit hochgenau hergestellter Kegelsitzfläche 5 ist in der 2 gezeigt. Auch derartige, in Querschnittsansicht plane Flächen, räumlich gesehen hier kegelstumpfförmige Flächen 5 müssen je nach Anwendungsfall hochgenau bearbeitet sein. Wie bereits einleitend dargelegt, müssen derartige Flächen vorzugsweise zumindest eine der nachfolgenden Oberflächeneigenschaften haben, d.h. Oberflächenrauheit der Bauteile Ra < 0.5 µm, maximale Profilabweichungen Bauteil Pt = max. 3µm und maximale Profilabweichungen Werkzeug Pt = max. 1.6 µm.Another exemplary embodiment of a component 3 with a high-precision conical seat surface 5 is shown in FIG 2 shown. Such surfaces that are flat in cross-section, seen spatially here as frustoconical surfaces 5, must also be machined with high precision, depending on the application. As already explained in the introduction, such surfaces must preferably have at least one of the following surface properties, ie surface roughness of the components Ra < 0.5 µm, maximum profile deviations of component Pt = max. 3 µm and maximum profile deviations of tool Pt = max. 1.6 µm.

Die in den 1 und 2 gezeigten Flächen 4, 5 werden heutzutage mit Honwerkzeugen hergestellt, die ganz spezielle Reibflächen aufweisen, um hochgenaue Oberflächenstrukturen zu schaffen.The in the 1 and 2 Surfaces 4, 5 shown are nowadays produced with honing tools that have very special friction surfaces in order to create highly precise surface structures.

Eine beispielhafte schematische Seitenansicht eines solchen Honwerkzeugs ist in der 3 gezeigt. Dieses Honwerkzeug 10 umfasst einen Werkzeugschaft 12, an den sich ein Führungskörper 14 anschließt. Das gesamte Honwerkzeug 10 ist so beschaffen, dass es sich um die Rotationsachse X dreht.An exemplary schematic side view of such a honing tool is shown in FIG 3 shown. This honing tool 10 includes a tool shank 12 to which a guide body 14 is connected. The entire honing tool 10 is designed to rotate about the X axis of rotation.

Der Führungskörper 14 umfasst einen zylindrischen Führungsteil 18 und an der Spitze einen kegelstumpfförmigen Teil 17. Der Führungskörper 14 mit den Teilflächen 17, 18 ist hier mit einer Beschichtung 20 versehen. Die mit der wenigstens einen Spirale versehene Fläche 17 ist beispielsweise eine im Querschnitt gesehen geradlinige Fasenfläche, siehe insb. 11-13. Die Beschichtung 20 kann beispielsweise ein CVD-Dickfilm oder eine Diamantbeschichtung üblicher Bauweise sein.The guide body 14 comprises a cylindrical guide part 18 and a frustoconical part 17 at the tip. The guide body 14 with the partial surfaces 17, 18 is provided with a coating 20 here. The surface 17 provided with the at least one spiral is, for example, a straight chamfered surface viewed in cross section, see in particular 11-13 . The coating 20 can be, for example, a CVD thick film or a diamond coating of conventional construction.

Derartige Werkzeugs sind an sich bekannt, weisen allerdings das Problem auf, dass die gewünschten hochgenauen Flächen 4, 5 nur bedingt erzielbar sind.Such tools are known per se, but have the problem that the desired high-precision surfaces 4, 5 can only be achieved to a limited extent.

Eine Ergänzung eines solchen bekannten Werkzeugs 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der 4 schematisch dargestellt. So werden der Führungskörper 14 und die darauf vorgesehenen Reibflächen 17, 18 mit wenigstens einer Spiralnut 16 versehen, die eine Steigung s aufweist. Die Steigung gegenüber der Rotationsachse des Honwerkzeugs beträgt vorzugsweise s = 0,8 µm bis 200 µm.An addition to such a known tool 10 according to the present invention is shown in FIG 4 shown schematically. Thus, the guide body 14 and the friction surfaces 17, 18 provided thereon are provided with at least one spiral groove 16, which has a pitch s. The gradient relative to the axis of rotation of the honing tool is preferably s=0.8 μm to 200 μm.

Die Steigung wird umso geringer gewählt je weniger Strukturen auf einem späteren Bauteil gewünscht sind und je geringer der Laserstrahldurchmesser am Fokuspunkt auf der Maschine gewählt wurde. Bei Werkzeugen mit grober Oberflächenstruktur wird die Steigung größer gewählt.The gradient is selected to be lower the fewer structures are desired on a subsequent component and the smaller the laser beam diameter selected at the focal point on the machine. For tools with a coarse surface structure, the gradient is selected to be larger.

Beispielsweise werden für Ra-Werte bis 0,2 µm Steigungen von <50 µm verwendet. Für einen Laserstrahldurchmesser bis 0,2 mm werden vorzugsweise Steigungen kleiner 50 µm verwendet. Ein größerer Laserstrahldurchmesser erlaubt eine größere Steigung.For example, gradients of <50 µm are used for Ra values of up to 0.2 µm. For a laser beam diameter of up to 0.2 mm, gradients of less than 50 μm are preferably used. A larger laser beam diameter allows a larger pitch.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs weist die Reibarbeitsfläche des Führungskörpers eine Rauheit Ra = 0,015 µm bis 0,4 µm bei Pt < 3,2 µm auf.In an exemplary embodiment of a honing tool according to the invention, the friction working surface of the guide body has a roughness Ra=0.015 μm to 0.4 μm with Pt<3.2 μm.

Die Spiralnut kann beispielsweise eine Tiefe t = 0,3 µm bis 8 µm, insbesondere bis 2,5 µm und eine Spiralbreite b = 2 µm bis 40 µm,insbesondere 2,5 µm bis 25 µm aufweisen.The spiral groove can, for example, have a depth t=0.3 μm to 8 μm, in particular up to 2.5 μm, and a spiral width b=2 μm to 40 μm, in particular 2.5 μm to 25 μm.

Die Breite und Tiefe einer Spiralnut wird durch den Laserstrahldurchmesser und die radiale Zustellung durch die tangentiale Positionierung am Durchmesser der Reibfläche bestimmt. Die Auswahl der entsprechenden Werte richtet sich vorzugsweise nach dem kleinsten Innenradius an der Werkzeugkontur, beträgt aber meistens mindestens 0,03 mm.The width and depth of a spiral groove is determined by the laser beam diameter and the radial infeed by the tangential positioning on the diameter of the friction surface. The selection of the corresponding values is preferably based on the smallest inner radius on the tool contour, but is usually at least 0.03 mm.

Zusätzlich ist der Schneidstoff am Werkzeug relevant. Stark absorbierende Materialien, wie z.B. PKD mit geringem Binderanteil, werden mit einem kleineren Durchmesser bearbeitet, um die Energiedichte zu fokussieren und das Material besser abtragen zu können. Bei Werkzeugen mit grober Oberflächenstruktur werden die Steigung und damit auch die Breite größer gewählt.The cutting material on the tool is also relevant. Highly absorbent materials, such as PCD with a low binder content, are machined with a smaller diameter in order to focus the energy density and to be able to remove the material better. In the case of tools with a coarse surface structure, the pitch and thus also the width are selected to be larger.

Für Ra-Werte bis 0,2µm werden z.B. in der Regel Breiten kleiner 50µm festgelegt. Die Tiefe ergibt sich dann aufgrund der gewählten Breite und des Laserdurchmessers.For Ra values of up to 0.2 µm, for example, widths of less than 50 µm are usually specified. The depth then results from the selected width and the laser diameter.

Die Spiralnut 16 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl über den planen zylindrischen Teil 18 bis in die kegelstumpfförmige Spitze 16 und ist in die Beschichtung 18 mittels Laser eingebracht.In this exemplary embodiment, the spiral groove 16 extends both over the planar cylindrical part 18 and into the truncated cone-shaped tip 16 and is introduced into the coating 18 by means of a laser.

Es sei hier nur beispielhaft angemerkt, dass die Spirale 16 sich nicht durchgehend über den Führungskörper bzw. die Reibfläche erstrecken muss; die Spiralnut 16 kann sich auch nur abschnittsweise über die Reibfläche erstrecken. Beispielsweise ist es also möglich, dass die Spiralnut 16 immer wieder unterbrochen ist; im vorliegenden Fall wäre also damit die Beschichtung nicht durch die Spiralnut in kleinen Abschnitten vertieft.It should be noted here only as an example that the spiral 16 does not have to extend continuously over the guide body or the friction surface; the spiral groove 16 can also only partially extend over the friction surface. For example, it is possible that the spiral groove 16 is repeatedly interrupted; in the present case, the coating would therefore not be deepened in small sections by the spiral groove.

Ferner ist hervorzuheben, dass eine oder mehrere Spiralnuten parallel oder gegenläufig zueinander vorhanden sein können. Des Weiteren können sich die Spiralnuten 16 über ihre Erstreckungsrichtung in Richtung der X-Achse in ihrer Breite und/oder Tiefe verändern. Des Weiteren ist es auch möglich, die Steigung nicht immer konstant zu halten, sondern in bestimmten Bereichen zu vergrößern oder zu verkleinern.Furthermore, it should be emphasized that one or more spiral grooves can be present in parallel or in opposite directions to one another. Furthermore, the width and/or depth of the spiral grooves 16 can change over their direction of extension in the direction of the X-axis. Furthermore, it is also possible not always to keep the gradient constant, but to increase or decrease it in certain areas.

Die 5 zeigt einen an sich bekannten VHM-Schleifstift 10, der im Bereich seiner Reibarbeitsfläche 20, d.h. im Spitzenbereich, der sich über die Länge l3 erstreckt, mit einer Spirale gemäß der 4 versehen ist.the 5 shows a known VHM grinding pin 10, in the area of its friction working surface 20, ie in the tip area, which extends over the length l 3 , with a spiral according to the 4 is provided.

Der VHM-Schleifstift 10 umfasst einen Werkzeugschaft 12 und einen sich daran anschließenden Führungskörper 13. Der Werkzeugschaft 12 weist einen Durchmesser d2 auf, der größer ist als der Durchmesser d1 des Führungskörpers 13. Als Übergang zwischen Werkzeugschaft l2 und Führungskörper 13 ist eine keglige Ausbildung vorgesehen, die einen Winkel α, hier 60°, aufweist. Der beispielhafte Schleifstift 10 hat eine Gesamtlänge l1. Der eigentliche Führungskörper 13 hat eine Länge l2.The solid carbide mounted point 10 comprises a tool shank 12 and an adjoining guide body 13. The tool shank 12 has a diameter d 2 which is larger than the diameter d 1 of the guide body 13. As a transition between tool shank l 2 and guide body 13 is a provided conical training, which has an angle α, here 60 °. The exemplary mounted point 10 has an overall length l 1 . The actual guide body 13 has a length l 2 .

Wie bereits zuvor angemerkt, besitzt die Spitze des Führungskörpers 13 eine Reibarbeitsfläche 20, die sich bis zur abgeplatteten Spitze mit einer Länge l3 erstreckt. Die Reibarbeitsfläche 20 hat einen zylinderförmigen Bereich und einen sich daran anschließenden kalottenförmigen Bereich mit dem Radius r1. An der Spitze ist wiederum eine plane Fläche mit dem Durchmesser d3 vorgesehen.As previously noted, the tip of the guide body 13 has a friction working surface 20 which extends to the flattened tip with a length l 3 . The friction working surface 20 has a cylindrical area and an adjoining dome-shaped area with the radius r 1 . A flat surface with the diameter d 3 is again provided at the tip.

Die Ausgestaltung der Spitze dieses VHM-Schleifstifts 10 ist noch besser in der 6 ersichtlich. Hier ist die Spiralnut 16 mit einer Steigung s = , einer Tiefe t = und einer Breite b = in die Reibarbeitsfläche 20 mittels Laser einbracht worden.The design of the tip of this solid carbide grinding pin 10 is even better in the 6 evident. Here the spiral groove 16 with a pitch s=, a depth t= and a width b= has been introduced into the friction working surface 20 by means of a laser.

Die 7 zeigt eine schematische Seitenansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Honwerkzeugs 50, das mit definierten Schneidflächen in üblicher Weise ausgestattet ist. Hier erstreckt sich der gesamte Führungskörper 52 über eine Länge ls2. Die Schneiden 54 erstrecken sich über eine kleinere Länge ls3. Dieser Reibflächenbereich mit Schneiden hat einen Durchmesser ds1. Dieser Durchmesser ds1 ist kleiner als der Durchmesser des Werkzeugschafts ds2. Wiederum ist auf der Reibarbeitsfläche eine Spiralnut 54 mittels Laser eingebracht. Das heißt, die Spiralnut 54 erstreckt sich über die Länge ls3 bis zur abgeplatteten Spitze. Die Spiralnut 54 kann wiederum die gleichen Abmessungen wie zuvor erläutert haben.the 7 shows a schematic side view of another honing tool 50 according to the invention, which is equipped with defined cutting surfaces in the usual way. Here the entire guide body 52 extends over a length l s2 . The blades 54 extend over a smaller length l s3 . This friction surface area with cutting edges has a diameter d s1 . This diameter d s1 is smaller than the diameter of the tool shank d s2 . Again, a spiral groove 54 is introduced by means of a laser on the friction working surface. That is, the spiral groove 54 extends over the length l s3 to the flattened tip. Again, the spiral groove 54 may have the same dimensions as previously discussed.

Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs in Form eines Schleifstifts 100 ist in der 8 gezeigt; hier ist der Schleifstift 100 lediglich mit einer zylindrischen Reibarbeitsfläche 115 versehen. Wiederum weist die Reibarbeitsfläche eine Spiralnut mit den zuvor genannten Abmessungen auf.Another exemplary embodiment of a honing tool according to the invention in the form of a mounted point 100 is shown in FIG 8th shown; here the grinding pin 100 is only provided with a cylindrical friction working surface 115 . Again, the friction working surface has a spiral groove with the aforementioned dimensions.

Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs bzw. Schleifstifts 10 ist in den 11 und 12 gezeigt. Hier besitzt das Honwerkzeug bzw. der Schleifstift 10 eine Fase an der Spitze des Werkzeugs. Die Fasenfläche 16 ist im Querschnitt gesehen geradlinig und schließt einen Winkel von 120° +/- 0,2° ein. Die Oberfläche erfüllt vorzugsweise die folgenden Bedingungen:

  • - Oberflächengüte: Rz = 0,3 -1,2, insbesondere 0,6 - 1,2
  • - Formtoleranz „Rundheit“ beträgt vorzugsweise 2 µm -5, insbesondere 4 µm.
Another exemplary embodiment of a honing tool or mounted point 10 according to the invention is shown in FIGS 11 and 12 shown. Here the honing tool or grinding pin 10 has a chamfer at the tip of the tool. Viewed in cross section, the chamfer surface 16 is rectilinear and encloses an angle of 120°+/-0.2°. The surface preferably meets the following conditions:
  • - Surface quality: Rz = 0.3 -1.2, especially 0.6 - 1.2
  • - Shape tolerance "roundness" is preferably 2 µm -5, in particular 4 µm.

Aus den 11 und 12 ist insbesondere auch ersichtlich, wie die Vermessung der Spiralabschnitte 16, die in die Diamantbeschichtung auf der Fasenfläche 17 eingebracht wurden, erfolgt. So wird in einer Draufsicht gemäß der 11 auf die Fasenfläche 17 eine Referenzlinie tangential an die Innenkante der Fasenfläche 17 gelegt. Die Winkel der Spiralabschnitte 16 werden dann gegenüber dieser Referenzlinie an der Innenkante der Fasenfläche 17 vermessen. Der Winkel sollte dabei mindestens 15° betragen, insbesondere 15° - 20°.From the 11 and 12 In particular, it can also be seen how the measurement of the spiral sections 16, which were introduced into the diamond coating on the bevel surface 17, takes place. So in a plan view according to 11 a reference line is placed on the chamfer surface 17 tangentially to the inner edge of the chamfer surface 17 . The angles of the spiral sections 16 are then measured against this reference line on the inner edge of the chamfer surface 17 . The angle should be at least 15°, in particular 15°-20°.

Eine Draufsicht einer Fasenfläche 17 gemäß den 11 und 12 eines reellen Schleifstifts gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der 13 gezeigt. In dieser Draufsicht ist die Referenzlinie zur Messung der Winkel der Spiralnutabschnitte 16 eingezeichnet und es sind die eingebrachten Spiralnutabschnitte 16 sind zu sehen. Der Anstellwinkel der Spiralabschnitte 16 gegenüber der Referenzlinie beträgt hier 15° bis 20°. Der Rillenabstand der einzelnen Spiralabschnitte 16 beträgt vorzugsweise 25 +/- 5 µm.Es sei angemerkt, dass die Grenzwellenlänge λc des Profilfilters für die optische Vermessung der Spiralabschnitte 16 im vorliegenden Fall 0,025 mm beträgt. Hierzu ist anzumerken, dass der Profilfilter festlegt, welche Wellenlängen der Rauheit und welche der Welligkeit zugeordnet werden.A top view of a chamfer surface 17 according to FIGS 11 and 12 of an actual mounted point according to the present invention is disclosed in US Pat 13 shown. In this top view, the reference line for measuring the angle of the spiral groove sections 16 is drawn in and the introduced spiral groove sections 16 can be seen. The angle of attack of the spiral sections 16 relative to the reference line is 15° to 20° here. The groove spacing of the individual spiral sections 16 is preferably 25 +/- 5 μm. It should be noted that the limit wavelength λc of the profile filter for the optical measurement of the spiral sections 16 is 0.025 mm in the present case. It should be noted that the profile filter determines which wavelengths are associated with roughness and which with waviness.

Gewerbliche AnwendbarkeitCommercial Applicability

Anhand der in den 9 und 10 gezeigten Vorrichtung wird nun die Herstellung der Spiralnut auf einer Reibarbeitsfläche 20 eines Honwerkzeugs 10 der zuvor beschriebenen Bauart erläutert.Based on the 9 and 10 shown device, the production of the spiral groove on a friction work surface 20 of a honing tool 10 of the type described above will now be explained.

Ein Honwerkzeug 10, wie es zuvor beschrieben wurde, wird am Werkzeugschaft 12 in eine drehbare Spannaufnahme 300 eingespannt. Ein Laser 200 erzeugt einen Laserstrahl 205, der so tangential an die Reibarbeitsfläche 20 ausgerichtet wird, dass ein Arbeitspunkt 210 auf der Reibarbeitsfläche 20 erzeugt wird. Durch gleichzeitige Drehung und translatorische Bewegung des eingespannten Honwerkzeugs10 wird somit in der Reibarbeitsfläche eine Spiralnut 16 mit den zuvor genannten Abmessungen hergestellt. Der Laserfaktor beträgt hierbei zwischen 0,3 und 16,2 kWs/mm.A honing tool 10, as described above, is clamped on the tool shank 12 in a rotatable clamping receptacle 300. A laser 200 generates a laser beam 205 which is aligned tangentially to the frictional working surface 20 such that a working point 210 is generated on the frictional working surface 20 . A spiral groove 16 with the aforementioned dimensions is thus produced in the friction working surface by simultaneous rotation and translatory movement of the clamped honing tool 10 . The laser factor is between 0.3 and 16.2 kWs/mm.

Am beispielhaften Werkzeug mit einer Reibfläche aus CVD-Dickschicht erfolgt die Bearbeitung wie folgt:Machining is carried out as follows on the example tool with a friction surface made of CVD thick layer:

Anhand der geforderten Oberflächengüte von Pt < 1,6, einem radialen Aufmaß am Werkzeug von 0,02 mm und eines gewählten Laserdurchmessers von 0,055 mm wird eine notwendige Steigung von 0,010 mm errechnet. Darüber lassen sich die Maschinenparameter Drehzahl und Vorschub zur Herstellung der spiralförmigen Oberfläche ermitteln: Steigung = Vorschub/Drehzahl, hier also z.B. 0,01mm/U = 2mm/min / 200 U/min .Based on the required surface quality of Pt < 1.6, a radial oversize on the tool of 0.02 mm and a selected laser diameter of 0.055 mm, a necessary gradient of 0.010 mm is calculated. The machine parameters speed and feed for producing the spiral-shaped surface can be determined using this: pitch = feed/speed, here e.g. 0.01mm/rev = 2mm/min / 200 rev/min.

Über die abgewickelte Länge der Spirale entlang der Reibfläche, also Werkzeugumfang*Bearbeitungslänge, und der Vorschubgeschwindigkeit lässt sich somit die Kontaktzeit des Laserstrahls je mm bestimmen. Diese sollte zwischen 0,025 s/mm und 1,0 s/mm liegen.The contact time of the laser beam per mm can be determined via the unwound length of the spiral along the friction surface, i.e. tool circumference * processing length, and the feed rate. This should be between 0.025 s/mm and 1.0 s/mm.

Materialien wie PKD (mit geringem Binderanteil) und CBN benötigen Kontaktzeiten größer 0,2 s.Materials such as PCD (with a low binder content) and CBN require contact times greater than 0.2 s.

CVD-Schichten und CVD sind vorzugsweise mit Kontaktzeiten kleiner 0,1s zu bearbeiten. Zusätzlich sinkt die notwendige Kontaktzeit je kleiner der Laserdurchmesser gewählt wurde. Wird die Kontaktzeit zu lang, wird das Material geschädigt und der Materialabtrag ist zu groß. Bei zu kleiner Kontaktzeit ist der Materialabtrag nicht ausreichend. Im gezeigten Werkzeug liegt die Kontaktzeit bei 0,037s/mmCVD layers and CVD should preferably be processed with contact times of less than 0.1s. In addition, the necessary contact time decreases the smaller the laser diameter is selected. If the contact time is too long, the material is damaged and the material removal is too great. If the contact time is too short, the material removal is not sufficient. In the tool shown, the contact time is 0.037s/mm

Die Laserleistung für einen Finishprozess liegt bei CVD bei einem Wert von 0,83 bei 16kW Laserleistung.The laser power for a finish process is CVD with a value of 0.83 at 16kW laser power.

Zum Einbringen der Spiralnut kann beispielsweise ein ns-Laser (Nanosekundenlaser) verwendet werden. Es handelt sich dabei um einen ND-YAG-Festkörperlaser wie er standardmäßig in dem Maschinentyp Rollomatic Lasersmart 500 in der Produktionscharge aus dem Jahr 2014 verbaut wurde.An ns laser (nanosecond laser), for example, can be used to make the spiral groove. This is an ND-YAG solid-state laser as was installed as standard in the Rollomatic Lasersmart 500 machine type in the production batch from 2014.

Die Maschine wird über die maschineneigene Steuerung „LaserSmart“ geregelt. Die PC Anwendung „LaserSuite“, ebenfalls von Rollomatic, dient der Verwaltung und Einstellung der Laserparameter.The machine is controlled via the machine's own "LaserSmart" control system. The "LaserSuite" PC application, also from Rollomatic, is used to manage and set the laser parameters.

Das Werkzeug wird in den Workhead der Maschine, bestehend aus rotierender C-Achse mit entsprechender Spannaufnahme, eingespannt. Nach dem antasten des Werkzeugs mittels Kugel und Flächentaster zur Erfassung des Längen- und Durchmessermaßes erfolgt die Bearbeitung. Maschinenbedingt können auch Rundläufe und Formgenauigkeit von <0.003µm prozesssicher reproduziert werden.The tool is clamped in the workhead of the machine, consisting of a rotating C-axis with a corresponding clamping fixture. After probing the tool with a ball and surface probe to record the length and diameter, processing begins. Depending on the machine, concentricity and dimensional accuracy of <0.003 µm can also be reliably reproduced.

Das Werkzeug wird nach dem einmessen über die entsprechenden Achsen positioniert und die Laseroptik öffnet, um die Bearbeitung zu starten. Die C-Achse beginnt gegen den Uhrzeigersinn zu rotieren. Der austretende Laserstrahl wird nun tangential entlang der Werkzeugkontur geführt. Dabei erfolgt in der Regel zuerst die Bearbeitung der zylindrischen Durchmesserflächen vorzugsweise beginnend an der Spitze des Werkzeuges in Richtung Schaft.After measuring, the tool is positioned via the corresponding axes and the laser optics open to start processing. The C-axis starts rotating counter-clockwise. The emerging laser beam is now guided tangentially along the tool contour. As a rule, the cylindrical diameter surfaces are machined first, preferably starting at the tip of the tool in the direction of the shank.

In einem zweiten Schritt erfolgt die Bearbeitung der Konvexen oder konkaven Flächen. Die Reihenfolge der Bearbeitung hat in erster Linie einen wirtschaftlichen Hintergrund, beim Einrichten eines neuen Produktes auf der Maschine sind wie bei anderen Maschinen Einstellungen vorzunehmen, damit Temperaturschwankungen und sonstige äußere Einflüsse zu eliminieren sind. Der maximale Abtrag zur Bearbeitung der Oberfläche und um die Spirale aufzubringen beträgt hier z.B. 8µm. Zur Reduzierung von Ausschuss wird daher zuerst der Durchmesser eingestellt. Der Durchmesser ist einfacher zu messen als eine Radius- oder Konuskontur. Anschließend erfolgt die Bearbeitung der Kontur, die aufgrund der sehr guten Positionier- und Wiederholgenauigkeit der Maschine ohne weiteren Aufwand bearbeitet werden kann.In a second step, the convex or concave surfaces are processed. The processing sequence has primarily an economic background. When setting up a new product on the machine, settings must be made as with other machines so that temperature fluctuations and other external influences can be eliminated. The maximum removal for processing the surface and applying the spiral is e.g. 8 µm. The diameter is therefore set first to reduce rejects. The diameter is easier to measure than a radius or cone contour. The contour is then machined, which can be machined without any further effort thanks to the very good positioning and repeat accuracy of the machine.

Nach Abschluss der Laserbearbeitung erfolgt ein Finishing mittels Gleitschleifen, hier Verrunden einer Schneidkante, um lose Ablagerungen, die durch den Laserprozess noch anhaften abzulösen und somit eine saubere und gleichmäßige Kontur zu erhalten.After completion of the laser processing, finishing is carried out by vibratory grinding, in this case a cutting edge is rounded off in order to remove loose deposits that are still adhering to the laser process and thus to obtain a clean and even contour.

Honwerkzeuge 10, 50, 100 der zuvor beschriebenen Bauart werden in üblicherweise zur Herstellung von hochgenauen Flächen in Bauteilen verwendet. Die Herstellungsergebnisse sind allerdings besser als bei bisher bekannten Honwerkzeugen, was auf die zusätzlich eingebrachte, wenigstens eine Spiralnut 16 zurückzuführen ist.Honing tools 10, 50, 100 of the type described above are usually used to produce high-precision surfaces in components. However, the production results are better than with previously known honing tools, which can be attributed to the at least one spiral groove 16 additionally introduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • JP 2011235429 A [0009]JP2011235429A [0009]
  • CN 203936761 [0010]CN203936761 [0010]
  • DE 102016216464 A1 [0011]DE 102016216464 A1 [0011]
  • CN 103567850 A [0012]CN 103567850A [0012]
  • US 2011273397 A1 [0013]US2011273397A1 [0013]
  • US 2002173228 A1 [0014]US2002173228A1 [0014]
  • DE 4316012 A1 [0015]DE 4316012 A1 [0015]
  • EP 2868413 B1 [0016]EP 2868413 B1 [0016]
  • JP 2008229838 A [0017]JP2008229838A [0017]
  • DE 19724319 C1 [0018]DE 19724319 C1 [0018]
  • WO 2012032286 A1 [0019]WO 2012032286 A1 [0019]
  • JP 03196976 A [0020]JP03196976A [0020]
  • JP 10113878 A [0020]JP10113878A [0020]
  • DE 2018102108 B4 [0021]DE 2018102108 B4 [0021]
  • JP 11156714 A [0022]JP11156714A [0022]

Claims (15)

Honwerkzeug (10; 50) zum Erzeugen einer hochgenauen Kontur von gekrümmten Dicht-, Klemm- oder Lagerflächen wie z.B. Kugel- oder Kegelflächen (4; 5) oder sonstigen konvexen oder konkaven Flächen in einem Bauteil (2; 3), umfassend: - einen Werkzeugschaft (12), der zum Aufnehmen des Honwerkzeugs (10) in einer Werkzeugaufnahme ausgebildet ist, - einen sich an einem Ende des Werkzeugschaftes (12) anschließenden, rotationssymmetrischen Führungskörper (13), der eine Reibarbeitsfläche (20) aufweist, die das Bearbeiten der in einem Bauteil (2; 3) herzustellenden Kontur (4; 5) erlaubt und die zusätzlich wenigstens eine auf dieser Reibarbeitsfläche (20) eingebrachte Spiralnut (16) aufweist.Honing tool (10; 50) for producing a highly precise contour of curved sealing, clamping or bearing surfaces such as spherical or conical surfaces (4; 5) or other convex or concave surfaces in a component (2; 3), comprising: - a tool shank (12) which is designed to hold the honing tool (10) in a tool holder, - A rotationally symmetrical guide body (13) adjoining one end of the tool shank (12) and having a friction working surface (20) which allows the contour (4; 5) to be produced in a component (2; 3) to be machined and which additionally has at least one spiral groove (16) introduced on this friction working surface (20). Honwerkzeug (10; 50) nach Anspruch 1, bei dem die Reibarbeitsfläche (20) des Führungskörpers (13) eine Rauheit Ra = 0,015 µm bis 0,4 µm bei Pt < 3,2 µm aufweist und die Spiralnut eine Tiefe von 0,3 µm bis 8 µm und/oder eine Breite von 2 µm bis 40 µm hat.honing tool (10; 50). claim 1 , in which the friction working surface (20) of the guide body (13) has a roughness Ra = 0.015 µm to 0.4 µm at Pt <3.2 µm and the spiral groove has a depth of 0.3 µm to 8 µm and/or a width from 2 µm to 40 µm. Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Spiralnut (16) gegenüber der Rotationsachse (X) des Honwerkzeugs (10; 50) eine Steigung (s) von 0,8 µm bis 200 µm hat.Honing tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which the at least one spiral groove (16) has a pitch (s) of 0.8 µm to 200 µm relative to the axis of rotation (X) of the honing tool (10; 50). Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Reibarbeitsfläche als Fasenfläche (17) ausgebildet ist, die im Querschnitt gesehen einen Winkel von 80°-140°, vorzugsweise 87,5°+/-0,2° und 120° +/- 0,2° einschließt.Honing tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which the friction working surface is designed as a chamfer surface (17) which, seen in cross section, has an angle of 80°-140°, preferably 87.5°+/-0.2° and 120° +/- 0.2°. Honwerkzeug (10; 50) nach Anspruch 4, bei dem die Fasenfläche (17) mit einer Diamantbeschichtung versehen ist und darin Spiralnutabschnitte (16) eingebracht sind, die in der Draufsicht auf die Fasenfläche (17) zu einer Tangente an die Innenkante der Fasenfläche (17) einen Winkel von 10°-20°, insbesondere mindestens 15° aufweisen.honing tool (10; 50). claim 4 , in which the chamfer surface (17) is provided with a diamond coating and spiral groove sections (16) are introduced therein which, in a top view of the chamfer surface (17), form an angle of 10°-20° to a tangent to the inner edge of the chamfer surface (17). °, in particular at least 15 °. Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei Spiralnuten in Richtung der Rotationsachse (X) zueinander versetzt angeordnet sind.Honing tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which at least two spiral grooves are offset from one another in the direction of the axis of rotation (X). Honwerkzeug (10; 50) nach Anspruch 6, bei dem die wenigstens zwei Spiralnuten die gleiche Steigung aufweisen und parallel zueinander verlaufen.honing tool (10; 50). claim 6 , in which the at least two spiral grooves have the same pitch and run parallel to one another. Honwerkzeug (10; 50) nach Anspruch 6, bei dem die wenigstens zwei Spiralnuten die gleiche Steigung aufweisen und gegensätzlich zueinander verlaufen.honing tool (10; 50). claim 6 , in which the at least two spiral grooves have the same pitch and run in opposite directions to one another. Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Tiefe (t) und/oder Steigung (s) der Spiralnut (16) sich in Richtung der Rotationsachse (X) gesehen entlang der Reibarbeitsflächenkontur (20) ändertHoning tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which the depth (t) and/or pitch (s) of the spiral groove (16) changes along the friction working surface contour (20) as seen in the direction of the axis of rotation (X). Honwerkzeug (10; 50) nach einem der Ansprüche 1-9, bei dem die Reibarbeitsfläche (20) des Führungskörpers (13) aus einem CVD-Dickfilm (18) gebildet ist, in den die wenigstes eine Spiralnut (16) eingebracht ist.Honing tool (10; 50) according to one of Claims 1 - 9 In which the frictional working surface (20) of the guide body (13) is formed from a CVD thick film (18) into which at least one spiral groove (16) is introduced. Honwerkzeug (10; 50) nach einem der Ansprüche 1-9, bei dem die Reibarbeitsfläche (20) des Führungskörpers (13) mit polykristallinem Diamant versehen ist, in den die wenigstens eine Spiralnut (16) eingebracht ist.Honing tool (10; 50) according to one of Claims 1 - 9 , in which the friction working surface (20) of the guide body (13) is provided with polycrystalline diamond, in which the at least one spiral groove (16) is introduced. Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Spiralnut (16) in die Reibarbeitsfläche (20) des Führungskörpers (13) mittels Laser eingebracht ist, insbesondere mit einem Laserfaktor 0,3 kWs/mm bis 16.2 kWs/mm, wobei gilt: Laserfaktor = Kontaktzeit [ s / mm ] * Laserleistung [ kW ] * Schneidstofffaktor .
Figure DE202021004060U1_0002
Honing tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which the at least one spiral groove (16) is introduced into the friction working surface (20) of the guide body (13) by means of a laser, in particular with a laser factor of 0.3 kWs/mm to 16.2 kWs /mm, where: laser factor = contact time [ s / mm ] * laser power [ kW ] * cutting material factor .
Figure DE202021004060U1_0002
Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche,, bei dem die wenigstens eine Spiralnut (16) mittels ortsfest angeordnetem Laser (200) und sich gleichzeitig drehendem und in Richtung der Rotationsachse (X) des Honwerkzeugs (10; 50) translatorisch bewegendem Führungskörper (13) eine Steigung (s) 5 µm bis 200 µm erhält.Honing tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which the at least one spiral groove (16) is cut by means of a stationarily arranged laser (200) and a laser (200) which is simultaneously rotating and moving translationally in the direction of the axis of rotation (X) of the honing tool (10; 50). Guide body (13) has a pitch (s) of 5 µm to 200 µm. Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Spiralnut derart in eine im Querschnitt geradlinige Fasenfläche (17) eingebracht ist, dass in einer Draufsicht auf die Fasenfläche (17) der Winkel der Spiralnutabschnitte (16) 10°-20°, vorzugsweise mindestens 15° beträgt.Honing tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which the at least one spiral groove is introduced into a chamfer surface (17) which is straight in cross-section such that in a plan view of the chamfer surface (17) the angle of the spiral groove sections (16) is 10° -20°, preferably at least 15°. Honwerkzeug (10; 50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, , bei dem der Abstand der Spiralnutabschnitte (16) in der Draufsicht auf die Fasenfläche (17) entlang einer Senkrechten zur Tangente an die Fasenflächeninnenkante 25 +/-5 µm beträgt.Honing tool (10; 50) according to one of the preceding claims, in which the spacing of the spiral groove sections (16) in the plan view of the chamfer surface (17) along a perpendicular to the tangent to the chamfer surface inner edge is 25 +/-5 µm.
DE202021004060.9U 2020-08-07 2021-08-06 honing tool Active DE202021004060U1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EPPCT/EP2020/072265 2020-08-07
PCT/EP2020/072265 WO2022028714A1 (en) 2020-08-07 2020-08-07 Honing tool and method for producing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202021004060U1 true DE202021004060U1 (en) 2022-08-04

Family

ID=72039596

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202021004060.9U Active DE202021004060U1 (en) 2020-08-07 2021-08-06 honing tool
DE102021120519.0A Pending DE102021120519A1 (en) 2020-08-07 2021-08-06 HONING TOOL AND METHOD OF MAKING THEM

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021120519.0A Pending DE102021120519A1 (en) 2020-08-07 2021-08-06 HONING TOOL AND METHOD OF MAKING THEM

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4182118A1 (en)
DE (2) DE202021004060U1 (en)
WO (1) WO2022028714A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116604190A (en) * 2023-07-03 2023-08-18 广船国际有限公司 Marine laser removes device of work piece top layer material

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03196976A (en) 1989-12-26 1991-08-28 Nec Corp Abrasive cutting wheel and manufacture thereof
DE4316012A1 (en) 1993-05-13 1994-11-17 Gehring Gmbh & Co Maschf Process for finishing workpiece surfaces
JPH10113878A (en) 1996-10-09 1998-05-06 Asahi Diamond Ind Co Ltd Super abrasive grain wheel and its manufacturing method
DE19724319C1 (en) 1997-06-10 1998-10-08 Fette Wilhelm Gmbh Influencing characteristics of chip flow from tool surfaces
JPH11156714A (en) 1997-12-01 1999-06-15 Osaka Diamond Ind Co Ltd Diamond rotary dresser and manufacture thereof
US20020173228A1 (en) 2001-04-23 2002-11-21 Munehisa Gunjima Grinder and method of and apparatus for non-contact conditioning of tool
JP2008229838A (en) 2007-02-21 2008-10-02 Cyber Laser Kk Diamond cutting tool using laser and its manufacturing method
US20110273397A1 (en) 2010-05-06 2011-11-10 Toshiba Mobile Display Co., Ltd. Organic el display device and method for detecting touch
JP2011235429A (en) 2010-04-30 2011-11-24 Takezawa Seiki:Kk Honing reamer and machining apparatus using the same
WO2012032286A1 (en) 2010-09-08 2012-03-15 Dormer Tools Limited Bore cutting tool and method of making the same
CN103567850A (en) 2012-07-19 2014-02-12 扬州神驰缸套有限公司 Intersected spiral groove type grinding cylinder sleeve
CN203936761U (en) 2014-06-10 2014-11-12 江苏瑞普机床有限公司 A kind of hinge top gem of a girdle-pendant cutter that can threaded adjusting
DE102016216464A1 (en) 2016-08-31 2018-03-01 Gühring KG APPLICATION TOOL AND METHOD FOR RIDING A CYLINDRICAL SURFACE
EP2868413B1 (en) 2013-10-31 2018-09-12 Union Tool Co. Hard-coated cutting tool

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8348718B2 (en) * 2004-06-22 2013-01-08 Sunnen Products Company Servo stroking method and system for producing special shapes
DE102018102108B4 (en) 2018-01-31 2019-10-10 Acsys Lasertechnik Gmbh Method for laser-based generation of a structure on a rake face of a cutting tool

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03196976A (en) 1989-12-26 1991-08-28 Nec Corp Abrasive cutting wheel and manufacture thereof
DE4316012A1 (en) 1993-05-13 1994-11-17 Gehring Gmbh & Co Maschf Process for finishing workpiece surfaces
JPH10113878A (en) 1996-10-09 1998-05-06 Asahi Diamond Ind Co Ltd Super abrasive grain wheel and its manufacturing method
DE19724319C1 (en) 1997-06-10 1998-10-08 Fette Wilhelm Gmbh Influencing characteristics of chip flow from tool surfaces
JPH11156714A (en) 1997-12-01 1999-06-15 Osaka Diamond Ind Co Ltd Diamond rotary dresser and manufacture thereof
US20020173228A1 (en) 2001-04-23 2002-11-21 Munehisa Gunjima Grinder and method of and apparatus for non-contact conditioning of tool
JP2008229838A (en) 2007-02-21 2008-10-02 Cyber Laser Kk Diamond cutting tool using laser and its manufacturing method
JP2011235429A (en) 2010-04-30 2011-11-24 Takezawa Seiki:Kk Honing reamer and machining apparatus using the same
US20110273397A1 (en) 2010-05-06 2011-11-10 Toshiba Mobile Display Co., Ltd. Organic el display device and method for detecting touch
WO2012032286A1 (en) 2010-09-08 2012-03-15 Dormer Tools Limited Bore cutting tool and method of making the same
CN103567850A (en) 2012-07-19 2014-02-12 扬州神驰缸套有限公司 Intersected spiral groove type grinding cylinder sleeve
EP2868413B1 (en) 2013-10-31 2018-09-12 Union Tool Co. Hard-coated cutting tool
CN203936761U (en) 2014-06-10 2014-11-12 江苏瑞普机床有限公司 A kind of hinge top gem of a girdle-pendant cutter that can threaded adjusting
DE102016216464A1 (en) 2016-08-31 2018-03-01 Gühring KG APPLICATION TOOL AND METHOD FOR RIDING A CYLINDRICAL SURFACE

Also Published As

Publication number Publication date
EP4182118A1 (en) 2023-05-24
DE102021120519A1 (en) 2022-02-10
WO2022028714A1 (en) 2022-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0830228B1 (en) Metal-cutting process for machining cylindrical contours, device for carrying out the process and cutting insert therefor
EP1427557B1 (en) Method for twist-free cutting of rotational symmetric surfaces
DE102011113756A1 (en) Method and device for finishing workpieces
DE102016216926B4 (en) Cutting element, tool and method for producing a helical, trapezoidal undercut groove in a cylindrical surface of a bore
DE112016001390B4 (en) Cutting tool, peeling device and method
DE102011117148A1 (en) Rotary tool and method of a rotary tool
DE102011113757A1 (en) Method and device for finishing workpieces
DE19840738C2 (en) Process for the semi-finishing or finishing of surfaces of rotationally symmetrical sections of workpieces made of hard or hardened material and turning tool for carrying out the process
EP3595836A1 (en) Milling head for a ball track milling cutter, ball track milling cutter having a milling head of this type, method for producing a cutting edge for a ball track milling cutter, computer program product for carrying out a method of thist type, data carrier having a computer program product of this type, and grinding machine for carrying out the method
DE3415332A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING A SPACE TOOL
EP0312830B1 (en) Method of grinding exterior cylindrical surfaces of workpieces
EP2758202A1 (en) Reaming tool and method for the production thereof
EP3681669B1 (en) Roughing tool and method for the production thereof
DE202021004060U1 (en) honing tool
EP2087959B1 (en) Method of milling spatial curves
EP3892407A1 (en) Tool for the machining of non-metallic materials
DE68921604T2 (en) ELECTRODEPOSITION REAMER.
EP1820590B1 (en) Method for manufacturing broaching tools
EP2976174B1 (en) Reaming element and reaming tool and method of its manufacture
DE2924858A1 (en) MAGNETIC CONVERTER CORE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
EP4066974A1 (en) Method for creating constraints on the tooth flanks of an internally cogged workpiece
EP0841116A2 (en) Working method for rotational symmetric workpiece surfaces and tool therefor
WO2022111769A1 (en) Chip-removing tool for dental treatment, more particularly endodontic file, and method for manufactuing a chip-removing tool
DE19626608A1 (en) High-speed milling
DE3336593C1 (en) Method for producing a gear, rack or worm-shaped tool for fine machining the tooth flanks of especially hardened gears

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years