DE3443106A1 - Verfahren zum herstellen von bohrungen hoher oberflaechenguete und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum herstellen von bohrungen hoher oberflaechenguete und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
- B24B33/06—Honing machines or devices; Accessories therefor with controlling or gauging equipment
Description
Maschinenfabrik A 38 156/bea
Gehring Gesellschaft mit
beschränkter Haftung & Co. ^ e t
Kommanditgesellschaft *-0. fvOV, 1984
Gehringstr. 28
7302 Ostfildern 2
Verfahren zum Herstellen von Bohrungen hoher Oberflächengüte und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens. Bei bekannten Verfahren dieser Art zeigt sich in der Praxis häufig eine Verschlechterung
der Oberflächengüte der Bohrung in dem Bereich, in dem eine Richtungsumkehr der Hubbewegung
des Honwerkzeuges auftritt. Betrachtet man den bevorzugten Anwendungsfall der Erfindung, nämlich die Her-
z,B. stellung von Zylinderbohrungerfi in Motorzylinderblöcken,
so erfolgen Umkehrungen der Hubbewegung bei Stellungen des Honwerkzeuges sowohl im Bereich des zylinderkopfseitigen
Endes als auch im Bereich des kurbelwellenseitigen Endes des Zylinderblocks. In den Bereichen
der Hubumkehr läßt sich beim Stand der Technik ein im Hinblick auf die ölhaftung und Abdichtung durch die
Kolbenringe günstiger Wert des Honwinkels, also des aus Hub- und Rotationsbewegung des Werkzeuges
resultierenden Winkels sich kreuzender, geradliniger Bearbeitungsriefen, nicht einhalten; in Verzögerungsund
Beschleunigungsbereichen ist der Winkel kleiner als der Sollwert, während er an den Umkehrstellen
0° beträgt. Die Oberfläche zeigt demgemäß in diesen Bereichen der Bohrung kein gleichmäßiges Bild,
vielmehr sind entsprechend der Anzahl und Anordnung
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—" Ό ™*
der in Eingriff stehenden Honsteine mehr oder weniger schmale Abschnitte mit kurzen bogenförmigen Bearbeitungsriefen
vorhanden, die eine unerwünschte Verschlechterung der Oberflächengüte darstellen.
Man hat bereits versucht, die geschilderten Nachteile dadurch zu beheben, daß Motorzylinderblöcke paarweise
gegensinnig mit ihren zylinderkopfseitigen Flächen aufeinander gespannt und die fluchtenden Zylinderbohrungen
beider Motorblöcke wie eine Bohrung bearbeitet werden. Die schädliche Beeinflussung der Oberflächengüte
kann dabei aber nur für den zylinderkopfseitigen Bereich der Zylinderbohrung vermieden werden.
Außerdem erfordert diese Lösung, daß das Honwerkzeug von der Kurbelwellenseite her in die Zylinderbohrung
einführbar ist, was aber bei sehr vielen Motorblöcken wegen der Kurbelwellen-Lagerstege nicht möglich ist.
Die bekannte Lösung ist in den meisten Fällen nicht anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, durch welche der geschilderte Nachteil, nämlich die
Beeinflussung der Oberflächengüte einer Bohrung durch Bewegungsumkehr eines Honwerkzeuges, vermieden wird.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1 durch die Merkmale des Kennzeichens
dieses Anspruches und bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9 mit dessen Kennzeichnungsmerkmalen
gelöst.
Durch die Herabsetzung des Hondruckes und damit der Schnittkraft des Honsteines in den Bereichen der Hub-
-7-
umkehr, d. h. in den Verzögerungs- und Beschleunigungsphasen der Hubbewegung, wird ein Schneiden der Honsteine
während dieser Zeit vermieden, mindestens jedoch soweit vermindert, daß eine schädliche Oberflächenbeeinflussung
ausgeschlossen ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung
und der Zeichnung und aus den Unteransprüchen.
Fig. 1 zeigt zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Weg(s)-Zeit(t)-Diagramm der Hubbewegung
eines Honwerkzeuges mit dem zugeordneten Verlauf der Schnittkraft (F) der Honsteine während eines Abschnittes
der Bearbeitung einer Bohrung und
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Das Honwerkzeug 5 (Fig. 2) führt eine gegenläufige Hubbewegung zwischen den Umkehrpunkten UT und OT
(Fig. 1) aus, welche die Größe des Hubweges begrenzen. Dabei werden die Honsteine 9 (Fig. 2) des Honwerkzeuges
gegen die Wandung 10 der Zylinderbohrung eines zu honenden Zylinders oder dgl. mit einer bestimmten
Kraft (Andruckkraft) gedrückt. Die Geschwindigkeit der Hubbewegung ist zwischen den Hubumkehrungen im
wesentlichen konstant, wie die längeren, geraden Abschnitte der Linie 1 im Weg-Zeit-Diagramm zeigen.
Im Punkt A wird die Umkehr der Hubbewegung eingeleitet, d. h. die bewegten Massen müssen bis zum Stillstand
abgebremst und unmittelbar in entgegengesetzter Richtung wieder beschleunigt werden. Der bogenförmige
Verlauf der Linie 1 in diesem Bereich zeigt, daß sich die Geschwindigkeit schnell verringert und im Umkehrpunkt
UT den Wert Null erreicht (Scheitelpunkt der Kurve), dann rasch wieder zunimmt, um im Punkt A' die
Arbeitshubgeschwindigkeit wieder zu erreichen. Das gleiche gilt für die Hubumkehr am oberen Umkehrpunkt
OT, die durch die Punkte B und B1 markiert ist.
Das in Fig. 1 dargestellte Diagramm zeigt weiter im unteren Teil mit der Linie 2 den erfindungsgemäßen,
der Hubbewegung zugeordneten Verlauf der Andruckkraft der Honsteine an die Bohrungswand über der Zeit. Es
ist deutlich zu sehen, daß im bogenförmigen Bereich der Linie 1 zwischen Punkt A und A1 bzw. B und B'
die Honkraft schlagartig von F. auf FQ vermindert
wird, vorzugsweise auf F0=O herabgesetzt wird. Das
bedeutet, daß in der Verzögerungs- und Beschleunigungsphase des Honwerkzeuges, also während der Hubumkehr,
die Honsteine nicht mehr schneiden können und keine Bearbeitungsriefen erzeugen.
Erreicht wird die erfindungsgemäße Schnittkraftunterbrechung
der Honsteine während der Hubumkehr durch eine von der Hubsteuerung ausgelöste kurzzeitige Rückstellung
des Zustellsystems bzw. der Zustelleinrichtung.
Hierzu ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das gesamte Zustellsystem entgegen der Zustellrichtung
vorgespannt, wodurch eine besonders schnell einsetzende Schnittkraftunterbrechung erreicht wird, wie dies
auch aus dem angenähert rechteckförmigen Verlauf der
- 9 Kraftkennlinie 2 (Fig. 1) über der Zeit ersichtlich ist.
In Fig. 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Honvorrichtung
dargestellt. Die Zylinderbohrung 3 eines Motorzylinderblockes 4 wird von einem in bekannter Weise
rotierend angetriebenen und eine in Richtung der Bohrungsachse eine Hubbewegung H ausführenden Honwerkzeug
5 bearbeitet.
Das Honwerkzeug 5 ist zu diesem Zweck über eine Anschlußstange
6 gelenkig mit einer Honspindel 7 verbunden, die Teil einer nicht gezeigten bekannten Honmaschine
ist und von einem hydraulischen Hubantrieb, nämlich einer Kolbenzylinder-Anordnung 8 nach oben und unten
bewegbar ist. Die Honspindel 7 wird außerdem in bekannter Weise von einem (nicht gezeigten) Drehantrieb
um ihre Längsachse drehend angetrieben. Das Honwerkzeug 5 trägt Honsteine 9, die von einer hydraulisch
betätigten Zustelleinrichtung radial nach außen zustell- und an die Bohrungswand 10 einer Zylinderbohrung 3 andrückbar
sind. Die hydraulische Betätigung der Zustelleinrichtung besteht aus einer Kolbenzylinder-Anordnung
11, deren Kolbenstange 12 über eine durch die Honspindel
7 und die Anschlußstange 6 hindurch zum Honwerkzeug 5 führende, mehrteilig ausgeführte Zustellstange
13 auf die Oberseite des Zustellkonus 14 des Honwerkzeuges drückt. Auf die Unterseite des Zustellkonus
drückt die Kraft einer starken Feder 15 in entgegengesetzter
Richtung und bewirkt eine mechanische Vorspannung des Zustellsystems. Der hydraulische Zylinder
11 wird über Leitungen 16, 17 von einer hydraulischen
Steuereinheit 18 gespeist, die an eine Druckmittelquelle 19 angeschlossen ist.
In die Leitung 16, welche zum oberen Zylinderraum 20 der Kolbenzylinder-Anordnung 11 führt, ist ein 3-Wege-Ventil
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- ίο -
21 zwischengeschaltet, über das der obere Zylinderraum 20 direkt mit einer Rücklaufleitung 22 zum Druckmittelbehälter
28 verbindbar ist. Das 3-Wege-Ventil 21 ist über eine Steuerleitung 24 mit einem elektrischen
Hubsteuergerät 25 verbunden, das mittels eines mit der Hubbewegung der Honspindel 7 mechanisch, z. B. über
einen Kettentrieb 26, gekoppelten Weggebers 27 die Hubumkehr steuert.
Die in Fig. 2 beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Der über den Kettentrieb 26 mit der auf- und abbewegten Honspindel 7 verbundene Weggeber 27 arbeitet als Istwertgeber
und meldet fortlaufend die augenblickliche Stellung des Honwerkzeuges 5 an das Hubsteuergerät
Im Hubsteuergerät 25 werden in bekannter Weise diese Werte mit vorgegebenen Sollwerten für die Hubumkehrpunkte
(UT, OT) verglichen und bei Gleichheit die Hubumsteuerung bewirkt.
Das Hubsteuergerät 25 gibt außerdem erfindungsgemäß zu jeder Hubumsteuerung ein Steuersignal 24 an das
Wegeventil 21 ab. Das Wegeventil 21 steuert aus der Schaltstellung 21a, in welcher der obere Zylinderraum
20 der Kolbenzylinder-Anordnung 11 zum Zwecke der hydraulischen Betätigung der Zustelleinrichtung über
die Leitung 16 von der hydraulischen Steuereinheit 18 gespeist ist, in die Schaltstellung 21b um und verbleibt
in dieser Stellung, solange das Steuersignal 24 ansteht.
In der Schaltstellung 21b ist die Leitung 16 zur hydraulischen
Steuereinheit 18 unterbrochen. Der Zylinderraum 20 ist jetzt mit der Rücklaufleitung 22 verbunden,
und aus dem Zylinderraum 20 strömt Druckmittel zurück in den Behälter 28. Der Druck im Zylinderraum 20, der maßgebend
ist für die Kraft, mit der die Honsteine 9 beim
Honen gegen die Bohrungswand 10 gedrückt werden, fällt
schlagartig ab und die Vorspannfeder 15 bewirkt eine
schnelle Rückstellung des Zustellsystems; die Honsteine 9 werden nicht mehr gegen die Bohrungswand 10 gedrückt
und hören sofort auf zu schneiden.
Nach Wegnahme des Signals 24 schaltet das Wegeventil 21 zurück in die Schaltstellung 21a und über die Leitung
erfolgt sofort wieder die Auffüllung des Zylinderraums 20, bis der voreingestellte Druck erreicht ist und die
Honsteine 9 wieder mit der entsprechenden Kraft gegen die Bohrungswand 10 drücken und schneiden.
Beginn, Dauer und Folge des Steuersignals 24 wird erfindungsgemäß
durch an sich bekannte elektrische Mittel der Hubumkehr vorauseilend so gesteuert, daß unter Berücksichtigung
der vorhandenen mechanischen und hydraulischen Verzögerungszeiten die tatsächliche Schnittkraftunterbrechung
der Honsteine 9 mit dem Anfang der Zeitdauer und Folge der Hubumkehr übereinstimmt, wie aus
dem Diagramm (Fig. 1) gut erkennbar ist. Dabei ist die Steuerung vorzugsweise so ausgelegt, daß der Beginn der
Schnittkraftverminderung (Punkt C der Linie 2 in Fig. 1) so rechtzeitig erfolgt, daß beim Beginn der Hubumkehr
( Punkt A bzw. B der Linie 1 in Fig. 1) bereits die voreingestellte verminderte Schnittkraft FQ voll
erreicht ist und bis zum Ende der Hubumkehr (Punkt A1 bzw. B1) aufrechterhalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren, die Schnittkraft der
Honsteine während der Hubumkehr mindestens zu reduzieren, vorzugsweise zu unterbrechen, kann während der gesamten
Hondauer für ein Werkstück angewendet werden.
Bei mehrstufiger Bearbeitung wird das Verfahren vorzugsweise nur während der Fertigbearbeitung angewendet. Es
kann auch durchaus genügen und vorteilhaft sein, während mindestens einer, vorzugsweise mehrerer, Hubumkehrungen
vor Erreichen des Fertigmaßes das Verfahren anzuwenden.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren
nicht auf die beschriebene hydraulische Betätigung der Zustelleinrichtung beschränkt, sondern kann bei allen
bekannten Betätigungen für die Zustellung der Honsteine in geeigneter Form angewendet werden.
So kann beispielsweise bei einer elektro-mechanischen Betätigung der Zustelleinrichtung mittels Schrittoder
Servomotor in Verbindung mit einem Kugelgewindetrieb durch eine kurzzeitige, von der Hubsteuerung
ausgelöste Drehrichtungsumkehr die erfindungsgemäße Schnittkraftverminderung während der Hubumkehr erreicht
werden.
- Leerseite -
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung von Bohrungen hoher
Oberflächengüte in Werkstücken, insbesondere von ZyIinderbohrungen in Motorzylinderblöcken,
durch zumindest eine Oberflächen-Feinbearbeitung mittels eines rotierenden, in Richtung der Achse
der Bohrung gegenläufige Hubbewegung ausführenden Honwerkzeuges mit radial gegen die Bohrungswand
mittels eines Zustellsystems andrückbaren Honsteinen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft, mit der die Honsteine (9) gegen die Bohrungswand (10)
gedrückt werden, während den Umkehrungen der Hubbewegung des Honwerkzeuges (5) reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft, mit der die Honsteine (9) gegen die Bohrungswand (10) gedrückt
werden, während den Umkehrungen der Hubbewegung des Honwerkzeuges (5) auf Null herabgesetzt
wird.
3. Verfahren nach "Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Schnittkraftverminderung der Honsteine (9) während der Hubumkehr
durch eine von einer Hubsteuerung (25) ausgelöste Rückstellung des Zustellsystems vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zustellsystem entgegen der Zustellrichtung vorgespannt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Beginn, Dauer und
Folge der Rückstellung des Zustellsystems, vorzugsweise unter Berücksichtigung der vorhandenen
mechanischen und hydraulischen Verzögerungszeiten so gesteuert werden, daß die tatsächliche
Schnittkraftverminderung der Honsteine (9) mit dem Anfang, der Zeitdauer und Folge der Hubumkehr
übereinstimmt, wobei vorzugsweise die Steuerung so ausgelegt ist, daß der Beginn der Schnittkraftverminderung
so rechtzeitig erfolgt, daß bei Beginn der Hubumkehr die voreingestellte, verminderte
Schnittkraft erreicht ist und bis zum Ende der Hubumkehr aufrechterhalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkraftverminderung
der Honsteine (9) bei der Hubumkehr während der gesamten Hondauer für ein Werkstück
angewendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkraftverminderung
der Honsteine (9) bei der Hubumkehr während der Fertigbearbeitung eines Werkstückes
angewendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittkraftunterbrechung
der Honsteine bei der Hubumkehr während mindestens einer, vorzugsweise mehrerer Hubumkehrungen
vor Erreichen des Fertigmaßes angewendet wird.
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9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einer vorzugsweise hydraulischen, eine Kolbenzylinder-Anordnung
aufweisenden Zustelleinrichtung für das Honwerkzeug,
dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Zylinderraum (20) der Kolbenzylinder-Anordnung (11)
während den Hubumkehrungen des Honwerkzeuges (5) reduziert ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß in die zum Zylinderraum (20) führende Druckmittelleitung (16) ein
Wegeventil (21) geschaltet ist, über das der Zylinderraum (20) mit einer Rücklaufleitung (22)
verbindbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Wegeventil (21) in Abhängigkeit von der Hubbewegung steuerbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zustellsystem mit
einer entgegen der Zustellrichtung wirkenden Vorspanneinrichtung versehen ist, vorzugsweise einer
Druckfeder (15), die auf die Unterseite des Zustellkonus (14) des Honwerkzeuges (5) drückt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zustellsystem durch eine Druckfeder (15) rückstellbar ist, wobei der
Zylinderraum (20) mit einer zum Druckmittelbehälter (28) führenden Rücklaufleitung (22) verbunden
ist.
-A-
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und
einem Hubsteuergerät,
dadurch gekennzeichnet, daß das Hubsteuergerät (25) mit einem Wegeventil (21) zwecks Abgabe eines
Steuersignals (24) verbunden ist, und daß das Wegeventil (21) über eine Rücklaufleitung (22)
und einem Rücklaufbehälter (28) verbunden ist.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: MASCHINENFABRIK GEHRING GMBH & CO, 7302 OSTFILDERN |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |