DE2029646B2

DE2029646B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Honen

Info

Publication number: DE2029646B2
Application number: DE2029646A
Authority: DE
Inventors: Myron Pherando Royal Oak Ellis; Richard Joseph Detroit Gavasso
Original assignee: Micromatic Hone Corp Detroit Mich (vsta)
Current assignee: Micromatic Hone Corp Detroit Mich (vsta)
Priority date: 1969-10-06
Filing date: 1970-06-16
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FR2065889A5; JPS5340757B1; GB1314106A; CA947231A; DE2029646C3; US3637469A; DE2029646A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Honen metallischer Werkstückoberflächen unter Verwendung eines entlang der Werkstückoberfläche hin und her bewegten Honwerkzeuges, bestehend aus einem metallischen Werkz^ugteilstück und mindestens einem demgegenüber zur Werkstückoberfläche hin vorspringenden Schleifkörper, wobei die Werkstückober fläche mit dem Schleifkörper mechanisch bearbeite und durch Einleiten eines Elektrolyten zwischen da: metallische Werkzeugteilstück und die Weikstück oberfläche sowie durch Einschalten eines Strome; zwischen beiden elektroplattiert wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zu Durchführung eines solchen Verfahrens mit einen koaxial zur Werkstückoberfläche angeordneten Hon werkzeug, bestehend aus einem metallischen Werk zeugteilstück hin vorspringenden Schleifkörper mi einer Elektrolytzufuhrvorrichtung und mit einer Plat tierungs-Stromquelle.

Ein derartiges Honverfahren bzw. eine solche Hon maschine ist bereits aus der deutschen Auslegeschrif 1217171 bekannt. Bei dem bekannten Verfahrei bzw. bei der bekannten Vorrichtung erfolgt eii gleichzeitiges Honen und Elektroplattieren, um sehi enge Fertigungstoleranzen einhalten zu können.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß die nach den bekannten Verfahren bzw. mittels der bekannten Vor richtung bearbeiteten Rächen nicht in allen Fäller den an sie zu stellenden Forderungen genügen. Die: wird einerseits darauf zurückgeführt, daß die Werk r.fü^koberfläche zu Beginn des Hon- und Plattiervor gangs nicht ausreichend vorbereitet ist und daß außer dem ein gleichzeitiges Honen und Plattieren währenc der Endphase der Bearbeitung nicht zu einer opti malen Oberflächengüte führt.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabi zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu: Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, wo mit eine verbesserte Qualität von gehonten und plat tierten Werkstückoberflächen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird in einem Verfahren der ein gangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß di( Werkstückoberfläche vor dem Einschalten des Stro mes bei gleichzeitigem Elektrolytfluß mechanisch ge hont wird und daß nach dem Abschalten des Strome: die mechanische Honbearbeitung der Werkstückober fläche unter verstärktem Anpreßdruck der in an siel bekannter Weise ausfahrbaren Schleifkörper fort gesetzt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens hat sich eint Honmaschine der gleichfalls oben beschriebenen Ar bewährt, welche gemäß der Erfindung dadurch ge kennzeichnet ist, daß in an sich bekannter Weise in Inneren des Honwerkzeuges ein mit den radial ver stellbar angeordneten Schleifkörpern (Honsteinen) ii Wirkverbindung stehender Konus angeordnet um über eine Stange mit einem Kolben verbunden ist der in einem mit Druckmedium füllbaren Zylinde angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Kombination voi Verfahrensschritten wird zunächst eine sehr reim Werkstückoberfläche vergleichsweise hoher Ober flächengüte erzielt, so daß für den sich anschließen den Platticn organ« nahezu ideale Voraussetzungei geschaffen werden. Das Plattieren selbst erfolgt dam während gleichzeitig der Honvorgang fortgesetz wird, so daß die abgeschiedene Schicht einerseits eim vergleichsweise hohe Güte besitzt und andererseit wesentlich schneller erzeugt werden kann, als die beim Plattieren ohne gleichzeitiges Honen der FaI ist. Während eines letzten Verfahrensschrittes win dann der Honvorgang unter verstärktem Anpreß druck fortgesetzt, nachdem das Plattieren durch Ab schalten des Stromes beendet wurde. Diese End

bearbeitung im Anschluß an den kombinierten Hon-Plattiervorgang führt zu einer weiteren Verbesserung der Oberflächengüte der bearbeiteten Werkstückoberfläche. Außerdem bringt das eriindunssgemäße Verfahren den Vorteil mit sich, daß sich eine Ätzung der zu plattierenden Oberflächen mittels einer Säure und/oder eine Maskierung der benachbarten nicht zu plattierenden Oberflächen erübrigt, da sich die Mttallniederschläge nur an den Teilen der Werkstückoberfläche bilden, die sich in nächster Nachbarschaft der Elektrode befinden.

Weiterbildungen der Erfindung können den Ansprüchen entnommen werden. Nachfolgend wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Honmaschine,

Fig. 2 ein Werkzeugteil der Maschine der Fi g. 1, durch welches das erfindungsgemäße Verfahren" an einem Werkstück durchgeführt wird.

F i g. 3 den Vorgang des mechanischen Honens der Oberfläche des Werkstücks vor Beginn und nach Abschluß der Elektroplattierung.

Fig. 4 den Vorgang des Elektroplattierens bei gleichzeitigem mechanischem Honen.

F i g. 1 zeigt eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Honmaschine, welche auf einem hohlen Unterbau 10 ruht. Eine von Pfeilern 11 getragene Tauchspindeleinheit 12 führt als wichtigstes Arbeitsteil eine Tauchspindel 13 nach unien. Am unteren Ende der Tauchspindel 13 ist ein teilweise elektrisch leitendes Honwerkzeug 14 befestigt. Das sich ebenfalls nach unten erstreckende Werkzeug 14 ist in ein Werkstück 16 zu dessen Bearbeitung eingeführt. Die Honmaschine enthält Vorrichtungen zum Drehen und Auf- und Abbewegen des Werkzeugs 14. wobei die Bewegung relativ zum Werkstück 16 in üblicher Weise erfolgen kann. Das Werkstück ist in dem Ausführungsbeispiel der Fi g. 1 als ein Zahnrad dargestellt; es wird durch einen Werkstückhalter 17 innerhalb eines Werkstückgehäuses 15 gehalten. Letzteres kann aus einem transparenten Werkstoff bestehen. Das Honwerkzeug 14 ist so ausgebildet und mit solchen Vorrichtungen versehen, d iß zwischen ihm und dem Werkstück ein bestimmter Spalt frei bleibt. Die Bearbeitung geschieht z.B. so, wie es in der USA.-Patentschrift 3 390 068 beschrieben wird. Wie später im einzelnen gezeigt wird, wird eine Elektrolytlösung, insbesondere eine Plattierlösung, in den Spalt zwischen dem Werkstück 16 und dem Werkzeug 14 eingefüllt, wodurch die Werkstückoberfläche, im Falle der F i g. 1 die Innenfläche des Zahnrades, bei Anlegen eines Gleichstromes zwischen dem Werkzeug 14 und dem Werkstück 16 während des mechanischen Honvorgangs gleichzeitig elektrolytisch bearbeitet werden kann.

Die Tauchspindeleinheit 12 ist zur vertikalen Auf- und Abbewegung in Führungen 17 und 18 geführt. Dies geschieht vermittels über die Führungen 17, 18 greifender Führungshülsen 20, 21, wobei sich zwisehen letzteren ein Gehäuse 19 befindet, welches die nach unten weisende Tauchspindel 13 hält.

Die Tauchspinddeinheit 12 kann über zwei nicht gezeichnete Hydraulikzylinder entsprechend dem Honprozeß auf- und abwärts bewegt werden. Dies wird in der USA.-Patentschrift 3 390 068 ebenfalls beschrieben. Eine zugehörige Steuerung zeigt die Fig. 51 dieser Patentschrift.

Die erfindungsgemäße Honmaschine dient erstrangig zum Honen. Vorzugsweise über gleichgerichtete Bauteile wird ein Gleichstrom oder ein pulsierender Gleichstrom erzeugt, mit dem elektrolytische Plattierungsverfahren zusätzlich zum mechanischen Honprozeß durchgeführt werden können. Gemäß F i g. 2 wird eine Elektrolytlösung 24 vermittels einer Pumpe in den zwischen dem Werkstück 16 und dem Werkzeug 14 befindlichen Spalt eingebracht. Liegt am Werkstück 16 eine negative und am Werkzeug 14 eine positive Spannung, erfolgt eine elektrochemische Plattierung der Werkstückoberfläche 23.

Im folgenden wird ein typischer Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

1. In einem ersten kurzen Verfahrensschritt wird ungefähr 10 Sekunden lang Werkstoff mittels mechanischen Honens oder eines anderen mechanischen Bearbeitungsverfahrens abgetragen. F i g. 3 zeigt diesen Verfahrensschritt. Die Honsteine 22 sind so gespreizt, daß sie dps Weikstück 16 abziehen. Durch den Spalt zwischen Werkstück 16 und Werkzeug 14 fließt eine Elektrolyt- oder Plattierlösung 24.

2. Der nach Ende des ersten Verfahrensschritts beginnende zweite Verfahrensschritt ist durch Einschalten eines Stroms gekennzeichnet, welcher eine Wanderung von Metallionen an die zu bearbeitende Oberfläche 23 des Werkstücks 16 verursacht. Das Werkstück 16 bildet also die Kathode, das Werkzeug 14 die Anode. Der Anpreßdruck zwischen den Honsteinen 22 und der Oberfläche 23 des Werkstücks 16 wird gegenüber dem ersten Verfahrensschritt verringert. Entsprechend erfolgt an der Oberfläche eine Metallplattierung, deren Geschwindigkeit \on der verwendeten Elektrolytlösung 24, der Stromdichte und in bestimmten Fällen auch von der Temperatur der Elektrolytlösung 24 abhängt. Der Anpreßdruck der Honsteine wird deshalb gering gehalten, weil diese vorzugsweise nur einen rauhen Oberflächenbelag verhindern sowie eine Verbesserung der Kornstruktur des aufplattierten Metalls und die Einhaltung genauer geometrischer Abmessungen während dieses Verfahrensschritts bewirken sollen.

3. Ist die Werkstückoberfläche, im Falle der Fig. 1 die Bohrung des Zahnrads, auf das gewünschte Maß plattiert, schaltet man den Strom wieder ab und erhöht den Anpreßdruck der Honsteine; auf diese Weise vollführt man wieder einen Honvorgang durch Abarbeitung mittels der Honsteine auf das gewünschte Endmaß. Dieser Verfahrensschritt ist somit wie der erste Verfahrensschritt durch bloße mechanische Abtragung der zu bearbeitenden Oberfläche 23 des Werkstücks 16 gekennzeichnet und in Fig. 3 gezeigt.

Durch eine solche Plattierung auf die Werkstückoberfläche kann eine Metallschicht beliebiger Dicke aufgetragen werden, da durch das gleichzeitige leichte Honen die Werkstückoberfläche sauber und glatt gehalten wird. Eine Beendigung des Plattierens kann durch eine vorbestimmte Zeitbegrenzung oder eine Meßautomatik erfolgen, bei welcher mit Meßabfühlung während des Plattierens und entsprechender Prozeßsteuerung gearbeitet wird.

029 646

5	Plattiertes Material	Plattierunf>Egeschwindigkeit zur Erzielung einer Dicke von 25 μπι (0,001")
Kupfer	1 Minute 2 Minuten 2,5 Minuten
Bronze	2 Minuten
Kobalt	0,5 Minuten
Nickel
Zinn

In F i g. 2 wird überdies dargestellt, wie der Λη-preßdruck der Honsteine durch eine Bewegung eines Konus 30 verändert werden kann. Letzterer ist mit einer Stange 31 starr verbunden, und beide sind im Werkzeug 40 verschiebbar gelagert. Das andere Ende der Stange 31 führt zu einem Kolben 33 in einem Zylinder 35, welcher über hydraulische Druckleitungen 37, 39 Druckmittel auf die Ober- oder Unterfläche des Kolbens zu bringen erlaubt. Bei Überdruck auf die Oberfläche des Kolbens 33 wird somit der Konus 30 nach unten geführt, wodurch ein hoher Anpreßdruck entsteht;bei Überdruck auf die Unterfläche des Kolbens 33 wird umgekehrt der Anpreßdruck verringert bzw. aufgehoben. Die Bewegung des Werkzeugs 14, welche eine Auf-, Ab- und

ίο Drehbewegung sein sollte, wird durch bekannte Vorrichtungen ausgelöst, wie sie beispielsweise in der obengenannten USA.-Patentschrift erwähnt werden.

Das erfindungsgemäße Prinzip kann auch auf die Bearbeitung von Oberflächen, welche eben oder nach außen gewandt sind, wie beispielsweise bei zylindrischen oder sphärischen Körpern, angewandt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Honen metallischer Werkstückoberflächen unter Verwendung eines enilang der Werkstückoberfläche hin und her bewegten Honwerkzeuges, bestehend aus einem metallischen Werkzeugteilstück und mindestens einem demgegenüber zur Werkstückoberfläche hin vorspringenden Schleifkörper, wobei die Werkstückoberfläche mit dem Schleifkörper mechanisch bearbeitet und durch Einleiten eines Elektrolyten zwischen das metallische Werkzeugteilstück und die Werkstückoberfläche sowie durch Einschalten eines Stromes zwischen beiden elektroplattiert is wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückoberfläche vor dem Einschalten des Stromes bei gleichzeitigem Elektrolytfluß mechanisch gehont wird und daß nach dem Abschalten des Stromes die mechanische Honbearbeitung der Werkstückoberfläche unter verstärktem Anpreßdruck der in an sich bekannter Weise ausfahrbaren Schleifkörper fortgesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Elektroplattieren mit höherem Anpreßdruck gehont wird als während des Elektroplattierens.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadu^rch gekennzeichnet, daß vor dem Elektroplattieren mit geringerem Anpreßdruck gehont wird als während des Elektroplattierens.

4. Honmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem koaxial zur Werkstückoberfläche angeordneten Honwerkzeug, bestehend aus einem metallisehen Werkzeugteilstück und mindestens einem demgegenüber zur Werkstückoberfläche hin vorspringenden Schleifkörper, mit einer Elektrolytzufuhreinnchtung und m!: einer Plattierangs-Stromaiielle, dadurch gekennzeichnet, daß in an a<-sich bekannter Weise im Inneren des Honwerkzeuges (14) ein mit den radial verstellbar angeordneten Schleifkörpern (Honsteine 22) in Wirkverbindung stehender Ko"us (30) angeordnet und über eine Stange (31) mit einem Kolben (33) ver- -15 bunden ist. der in einem mit Druckmedium füllbaren Zylinder (35) angeordnet ist.

5. Honmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endschalter zur Abschaltung des Gleichstroms bei Erreichen einer gewünschten Abmessung der Werkstückoberfläche (23) vorgesehen ist.

6. Honmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise Abstandhalter zur Einhaltung eines bestimmten Abstandes zwischen Honwerkzeug (14) und Werkstückoberfläche (23) vorgesehen sind.