EP0512302B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und Regelung des Fertigungsprozesses beim Honen von Zylindern - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung und Regelung des Fertigungsprozesses beim Honen von Zylindern Download PDF

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EP0512302B1
EP0512302B1 EP92106726A EP92106726A EP0512302B1 EP 0512302 B1 EP0512302 B1 EP 0512302B1 EP 92106726 A EP92106726 A EP 92106726A EP 92106726 A EP92106726 A EP 92106726A EP 0512302 B1 EP0512302 B1 EP 0512302B1
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honing
station
cylinders
roughness
value
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EP92106726A
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EP0512302A2 (de
EP0512302A3 (en
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Heinz Dipl.-Ing. Küpper
Achim Dipl.-Ing. Zur Nieden
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Deutz AG
Original Assignee
Deutz AG
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for controlling and regulating the manufacturing process when honing cylinders according to the preamble of patent claim 1.
  • Honing is a precision machining process for producing precise holes, e.g. B. for machine cylinders on honing machines.
  • the running properties of sliding surfaces are improved.
  • a bonded abrasive usually corundum or silicon carbide
  • honing stones or honing stones is moved smoothly on the workpiece surface with a constant change of direction. This is how you work with bores with simultaneously rotating and reciprocating (pulling) movement.
  • honing plateau honing
  • the first step is pre-honing to a rough roughness profile and to a specified diameter of the hole. Then finish honing to a fine roughness profile takes place after a predetermined time.
  • a constant quality of the roughness of honed cylinders is of crucial importance for the quality of the engine, since the oil consumption and thus the exhaust gas quality (emission) depend directly on it.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device with which or with which less scattering of the roughness values is achieved when honing cylinders for engines.
  • this object is achieved by the method according to claim 1 or by the device according to claim 5.
  • each cylinder is honed according to its requirements. This reduces the scatter of the roughness values, so that the quality of the honed cylinders is significantly improved.
  • the measured value is used to control the honing time during finish honing.
  • the honing time during finish honing is adapted exactly to the requirements of the pre-honed cylinder and the roughness of different cylinders is thereby made more uniform.
  • the measured values of different cylinders become statistical in an evaluation unit evaluated and the statistical value determined in this way is used for machine setting during pre-honing. This feedback allows the pre-honing to be adapted to the circumstances.
  • the statistical value is expediently used to adjust the contact pressure of the honing stones or honing stones during pre-honing. In this way, for example, the reduction in roughness of almost worn honing stones can be continuously corrected.
  • a transfer line with a pre-honing station for pre-honing and a station for finished honing is proposed.
  • a measuring station for determining the roughness of the pre-honed cylinders is arranged between the pre-honing station and the station for finish honing.
  • An evaluation unit is advantageously connected to the measuring station, control lines leading from this evaluation unit to the pre-honing station and to the finished honing station.
  • a roughness value R (V) after pre-honing as a function of the contact pressure of the honing tool or honing stones. It can be seen that with a low contact pressure the roughness value is lower than with a high contact pressure. The function increases linearly. According to FIG. 2, the roughness value R (F) decreases linearly after the finish honing as a function of the machining time, i. H. with a short machining time the roughness value is larger than with a longer machining time.
  • the cylinders of an internal combustion engine (B3) a crankcase with four cylinders is shown, are pre-honed to a rough roughness profile.
  • the pre-honed cylinders then go to a measuring station (M) in which a roughness value of pre-honed cylinder is measured.
  • This measured value or these measured values are stored in the memory (S1) of an associated evaluation unit (line A). While the cylinders (B2) are being measured, the cylinders (B3) are pre-honed.
  • the cylinder blocks (B3, B2) are shifted (B3 in place of B2 and B2 in place of B1) so that the pre-honed cylinders are now be measured and the measured cylinders are honed in a finishing honing station (F).
  • the previously measured roughness value is shifted from the memory (S1) into the next higher memory (S2) (line B) in the connected evaluation unit, so that the new roughness value can be stored again in the memory (S1).
  • the previously measured roughness value is passed to the finishing station (F) (line C) to determine the time during finish honing, so that it can be used there to control the machining time.
  • the roughness values are again shifted in the memory (line D), the third memory of the sequence (S3) statistically recording the measured roughness values and delivering this statistical value to the pre-honing station (V) (line E), where it expediently determines the Contact pressure of the honing stones is used.
  • This sequence eliminates the influence of the scatter of the roughness value after pre-honing during finish honing, since this influence is recorded by the measuring station and the finish honing time is then controlled.
  • the roughness values of various cylinders are recorded statistically, so that a trend analysis of the roughness value is dependent on the contact pressure the honing stone results. This trend results, for example, from wear on the honing stones or from changing cast batches of the workpieces. A regulation or control of the contact pressure of the honing stones can thus avoid a roughness fluctuation resulting therefrom.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung und Regelung des Fertigungsprozesses beim Honen von Zylindern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Honen ist ein Feinstbearbeitungsverfahren zur Herstellung genauer Bohrungen, z. B. für Maschinenzylinder auf Honmaschinen. Hierbei werden die Laufeigenschaften von Gleitflächen verbessert. Beim Honen wird ein gebundenes Schleifmittel (meist Korund oder Siliziumkarbid) in Form von sogenannten Honsteinen oder Honleisten auf der Werkstückfläche unter ständiger Richtungsänderung gleitend bewegt. So wird bei Bohrungen mit gleichzeitig drehender und hin- und hergehender (ziehender) Bewegung gearbeitet.
  • Um eine möglichst hohe Oberflächengüte zu erhalten, findet eine Honung (Plateauhonung) der Laufflächen von Motorzylindern in zwei Schritten statt. Als erstes erfolgt ein Vorhonen auf ein grobes Rauheitsprofil und auf ein vorgegebenes Durchmessermaß der Bohrung. Anschließend geschieht das Fertighonen auf ein feines Rauheitsprofil nach einer vorgegebenen Zeit.
  • Dies ist nachteilig, da das beim Vorhonen erzeugte grobe Rauheitsprofil eine gewisse Streuung von Zylinder zu Zylinder hat, die beim Fertighonen mit starrer Zeitvorgabe nicht wieder eingeengt wird. Das Ergebnis ist eine relativ große Streuung der Rauheitswerte des feinen Rauheitsprofils auch noch nach dem Fertighonen.
  • Eine konstante Qualität der Rauheit von gehonten Zylindern ist jedoch von ganz entscheidender Bedeutung für die Qualität des Motors, da der Ölverbrauch und damit die Abgasqualität (Emission) hiervon direkt abhängen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. mit der eine geringere Streuung der Rauheitswerte beim Honen von Zylindern für Motoren erzielt wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 5 gelöst.
  • Dadurch, daß nach dem Vorhonen ein Rauheitswert der vorgehonten Zylinderfläche gemessen wird und dieser Meßwert in die Steuerung und Regelung des Honvorganges einfließt, wird jeder Zylinder je nach seinen Erfordernissen gehont. Hierdurch ist die Streuung der Rauheitswerte verringert, so daß die Qualität der gehonten Zylinder wesentlich verbessert ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Meßwert zur Steuerung der Honzeit beim Fertighonen verwendet. Hierdurch wird die Honzeit beim Fertighonen genau den Erfordernissen des vorgehonten Zylinders angepaßt und dadurch die Rauheit verschiedener Zylinder vergleichmäßigt.
  • In einer weiteren Ausführungsform, die vorteilhafterweise mit der gerade genannten verknüpft wird, werden die Meßwerte verschiedener Zylinder in einer Auswerteeinheit statistisch ausgewertet und der so ermittelte statistische Wert zur Maschineneinstellung beim Vorhonen verwendet. Durch diese Rückkopplung kann schon das Vorhonen den Gegebenheiten angepaßt werden.
  • Zweckmäßigerweise wird der statistische Wert zur Einstellung des Anpreßdruckes der Honleisten beziehungsweise Honsteine beim Vorhonen verwendet. Hierdurch kann zum Beispiel die Verringerung der Rauheit bei fast abgenutzten Honsteinen stetig korrigiert werden.
  • Zur Durchführung des gerade beschriebenen Verfahrens wird eine Transferstraße mit einer Vorhonstation zum Vorhonen und einer Station zum Fertighonen vorgeschlagen. Erfindungsgemäß ist zwischen der Vorhonstation und der Station zum Fertighonen eine Meßstation zur Bestimmung der Rauheit der vorgehonten Zylinder angeordnet. Mit dieser erfindungsgemäßen Transferstraße lassen sich Zylinder mit optimaler Qualität in Großproduktion honen.
  • Vorteilhafterweise ist an die Meßstation eine Auswerteeinheit angeschlossen, wobei von dieser Auswerteeinheit Steuerleitungen zur Vorhonstation und zur Fertighonstation führen.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigt:
    • Fig.1:
    die Abhängigkeit des Rauheitswertes R (V) nach dem Vorhonen vom Anpreßdruck p (V) des Honwerkzeugs,
    Fig.2:
    die Abhängigkeit des Rauheitswertes R (F) nach dem Fertighonen von der Bearbeitungszeit t (F),
    Fig.3:
    die Abhängigkeit eines zweckmäßigen Vorgabewertes der Bearbeitungszeit t (F) beim Fertighonen vom jeweiligen Rauheitswert R (V) nach dem Vorhonen,
    Fig.4:
    schematisch die erfindungsgemäße Transferstraße.
  • Fig.1 zeigt die Abhängigkeit eines Rauheitswertes R (V) nach dem Vorhonen in Abhängigkeit vom Anpreßdruck des Honwerkzeuges beziehungsweise der Honleisten. Es ist zu sehen, daß bei niedrigem Anpreßdruck der Rauheitswert geringer ist als bei hohem Anpreßdruck. Die Funktion verläuft dabei linear steigend. Gemäß Fig.2 ist der Rauheitswert R (F) nach dem Fertighonen in Abhängigkeit von der Bearbeitungszeit linear abnehmend, d. h. bei kurzer Bearbeitungszeit ist der Rauheitswert größer als bei längerer Bearbeitungszeit.
  • Fig.3 zeigt als Resultat der beiden genannten Figuren 1, 2, daß die optimale Zeit beim Fertighonen t (F) direkt vom Rauheitswert R (V) beim Vorhonen abhängt, d. h., daß bei geringem Rauheitswert nach dem Vorhonen die Zeit t (F) beim Fertighonen auch kurz gewählt werden muß und umgekehrt, um eine geringe Streuung der Rauheitswerte nach dem Fertighonen zu erreichen.
  • Fig.4 zeigt eine erfindungsgemäße Transferstraße. Anhand dieser Zeichnung wird nachfolgend die Funktionsweise der Erfindung gezeigt.
  • Beim Vorhonen in einer Vorhonstation (V) werden die Zylinder einer Brennkraftmaschine (B3), dargestellt ist ein Kurbelgehäuse mit vier Zylindern, auf ein grobes Rauheitsprofil vorgehont. Danach gelangen die vorgehonten Zylinder in eine Meßstation (M), in der ein Rauheitswert der vorgehonten Zylinder gemessen wird. Dieser Meßwert beziehungsweise diese Meßwerte gelangen in den Speicher (S1) einer zugehörenden Auswerteeinheit (Leitung A). Während die Zylinder (B2) vermessen werden, werden die Zylinder (B3) vorgehont. Nachdem das Vorhonen der Zylinder (B3) und das Messen der Zylinder (B2) abgeschlossen ist, werden die Zylinderblöcke (B3, B2) verschoben (B3 an die Stelle von B2 und B2 an die Stelle von B1), so daß jetzt die vorgehonten Zylinder vermessen werden und die gemessenen Zylinder in einer Fertighonstation (F) fertiggehont werden. Gleichzeitig wird in der angeschlossenen Auswerteeinheit erfindungsgemäß der zuvor gemessene Rauheitswert vom Speicher (S1) in den nächst höheren Speicher (S2) verschoben (Leitung B), so daß der neue Rauheitswert wieder im Speicher (S1) gespeichert werden kann.
  • Der zuvor gemessene Rauheitswert wird zur Festlegung der Zeit beim Fertighonen in die Fertighonstation (F) geleitet (Leitung C), so daß er dort zur Steuerung der Bearbeitungszeit herangezogen werden kann. Beim nächsten Takt werden wiederum die Rauheitswerte im Speicher verschoben (Leitung D), wobei der dritte Speicher der Reihenfolge (S3) die gemessenen Rauheitswerte statistisch erfaßt und diesen statistischen Wert zur Vorhonstation (V) liefert (Leitung E), wo er zweckmäßigerweise zur Festlegung des Anpreßdruckes der Honleisten verwendet wird.
  • Durch diese eben beschriebene Abfolge wird der Einfluß der Streuung des Rauheitswertes nach dem Vorhonen beim Fertighonen beseitigt, da dieser Einfluß durch die Meßstation erfaßt wird und danach die Fertighonzeit gesteuert wird. Zugleich werden die Rauheitswerte verschiedener Zylinder statistisch erfaßt, so daß sich eine Trendanalyse des Rauheitswertes in Abhängigkeit des Anpreßdruckes der Honleisten ergibt. Dieser Trend ergibt sich zum Beispiel aus dem Verschleiß der Honleisten oder durch wechselnde Gußchargen der Werkstücke. Durch eine Regelung bzw. Steuerung des Anpreßdruckes der Honleisten kann somit eine hieraus resultierende Rauhigkeitsschwankung vermieden werden.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Steuerung und Regelung des Fertigungsprozesses beim Honen von Zylindern, wobei erst auf ein grobes Rauheitsprofil vorgehont und anschließend auf ein feines Rauheitsprofil fertiggehont wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Vorhonen ein Rauheitswert der vorgehonten Zylinderfläche gemessen wird und dieser Meßwert in die Steuerung und Regelung des Honvorganges einfließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert zur Steuerung der Honzeit beim Fertighonen verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte verschiedener Zylinder in einer Auswerteeinheit statistisch ausgewertet werden und der so ermittelte statistische Wert zur Maschineneinstellung beim Vorhonen verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der statistische Wert zur Einstellung des Anpreßdruckes der Honleisten beim Vorhonen verwendet wird.
  5. Transferstraße zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Vorhonstation (V) zum Vorhonen und einer Station (F) zum Fertighonen,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Vorhonstation (V) und der Station (F) zum Fertighonen eine Meßstation (M) zur Bestimmung der Rauheit der vorgehonten Fläche angeordnet ist.
  6. Transferstraße nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß an die Meßstation (M) eine Auswerteeinheit angeschlossen ist.
  7. Transferstraße nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß von der Auswerteeinheit Steuerleitungen zur Vorhonstation (V) und/oder Fertighonstation (F) führen.
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EP0512302A3 EP0512302A3 (en) 1993-01-20
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