DE202021004060U1 - honing tool - Google Patents
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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.
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).
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
- 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
Die
Die
Aus der
Die
Die
Die
Aus der
Aus der
Ein Verfahren zur Beeinflussung des Spanflussverhaltens von Werkzeugflächen im Bereich von Schneidkanten bei spanerzeugenden Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide ist aus der
In der
Aus der
Ein Verfahren zur laserbasierten Erzeugung einer Struktur an einer Spanfläche eines spanenden Werkzeugs ist aus der
Schließlich zeigt die
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
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.
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
- 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.
- - 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:
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.
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 gemäß3 , -
5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit teilkugelförmiger Bearbeitungsfläche, -
6 ein Detail der Spitze des Werkzeugs gemäß5 , -
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 nach8 , -
10 eine schematische Seitenansicht der in9 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 gemäß12 .
-
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 FIG3 , -
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 tool5 , -
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 device8th , -
10 a schematic side view of in9 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 to12 .
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Bauteils 3 mit hochgenau hergestellter Kegelsitzfläche 5 ist in der
Die in den
Eine beispielhafte schematische Seitenansicht eines solchen Honwerkzeugs ist in der
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.
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
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
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
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
Die
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
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
Die Ausgestaltung der Spitze dieses VHM-Schleifstifts 10 ist noch besser in der
Die
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs in Form eines Schleifstifts 100 ist in der
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Honwerkzeugs bzw. Schleifstifts 10 ist in den
- - Oberflächengüte: Rz = 0,3 -1,2, insbesondere 0,6 - 1,2
- - Formtoleranz „Rundheit“ beträgt vorzugsweise 2 µm -5, insbesondere 4 µm.
- - 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
Eine Draufsicht einer Fasenfläche 17 gemäß den
Gewerbliche AnwendbarkeitCommercial Applicability
Anhand der in den
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
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
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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]
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Families Citing this family (1)
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)
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)
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 |
-
2020
- 2020-08-07 WO PCT/EP2020/072265 patent/WO2022028714A1/en unknown
- 2020-08-07 EP EP20753931.3A patent/EP4182118A1/en active Pending
-
2021
- 2021-08-06 DE DE202021004060.9U patent/DE202021004060U1/en active Active
- 2021-08-06 DE DE102021120519.0A patent/DE102021120519A1/en active Pending
Patent Citations (14)
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 |
---|---|
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R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |