EP3085492B1

EP3085492B1 - Schleifwerkzeug

Info

Publication number: EP3085492B1
Application number: EP16162638.7A
Authority: EP
Inventors: Thomas Rossetti; Ralf Palmetshofer; Mario Nairz
Original assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Current assignee: Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Priority date: 2015-04-20
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2019-12-11
Anticipated expiration: 2036-03-29
Also published as: EP3085492A2; MX2016005075A; MX374301B; PL3085492T3; HUE048117T2; EP3085492A3; US10751849B2; AT517140B1; ES2776228T3; AT517140A1; US20160303700A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Set aus einem ersten und einem zweiten Schleifwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2, die Verwendung eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs oder eines der beiden Schleifwerkzeuge des erfindungsgemäßen Sets in einem Bearbeitungsprozess der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück, sowie eine CNC Maschine mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug oder wenigstens einem der beiden Schleifwerkzeuge des erfindungsgemäßen Sets und einem Steuerprogramm, welches dazu ausgelegt ist, den Bearbeitungsprozess automatisiert durchzuführen.
Es hat sich herausgestellt, dass sich die Zylinder in Verbrennungsmotoren im Betriebszustand aufgrund einer räumlich ungleichmäßigen Erwärmung dahingehend verformen, dass im Betriebszustand eine von der idealzylindrischen Form abweichende Form vorliegt. Das hat einen erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Folge, was angesichts der einzuhaltenden Grenzwerte für den Ausstoß der Menge an CO₂ pro Kilometer Fahrstrecke problematisch ist.
Zur Lösung dieses Problems wurde ein Honverfahren entwickelt, das nicht die zylindrische Bohrungsform zum Ziel hat, sondern bereits die zu erwartenden Verzüge fertigungstechnisch berücksichtigt, sodass sich unter Betriebsbedingungen quasi- zylindrische Bohrungsmantelflächen einstellen. Dadurch wird es möglich, die Kolbenringspannung zu reduzieren. Die Folge sind eine geringere Reibung, ein geringerer Kraftstoffbedarf und somit eine reduzierte CO₂ Emission.
Nachteilig an diesem Honverfahren ist jedoch, dass es mit einem relativ hohen Zeitaufwand verbunden ist, da das Honwerkzeug in einer oszillierenden Bewegung in der Zylinderbohrung hin und her bewegt wird. Außerdem wäre es wünschenswert, die Präzision gegenüber diesem Verfahren noch weiter zu verbessern.
Die DE 24 62 847 C2 und die WO 2013/11 45 27 A1 zeigen jeweils ein Honwerkzeug, welches zur Bearbeitung der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück zum Einsatz kommt. In beiden Fällen weist das Schleifwerkzeug einen zylindrischen und einen sich daran anschließenden konischen Bereich auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ein Schleifwerkzeug bzw. ein Set aus einem ersten und einem zweiten Schleifwerkzeug anzugeben, welches es ermöglicht, die Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück sehr schnell und mit hoher Präzision dahingehend zu bearbeiten, dass die Innenfläche nach der Bearbeitung eine Form aufweist, die sich unter Betriebsbedingungen in eine quasi-zylindrische Form umformt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Verwendung eines Schleifwerkzeugs in einem Bearbeitungsprozess der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück, sowie eine CNC Maschine mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 2, 16 und 17 gelöst.
In Bezug auf das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug ist es also vorgesehen, dass das Schleifwerkzeug ein freies Ende und ein gegenüberliegendes Ende aufweist und der konische Schleifbereich angrenzend an das freie Ende am Schleifwerkzeug angeordnet ist, und an dem gegenüberliegenden Ende ein Befestigungsmittel zur Befestigung des Schleifwerkzeugs an einem Bearbeitungskopf einer CNC-Maschine oder einem damit verbundenen Adapter, vorzugsweise HSK-Adapter, vorgesehen ist, wobei das Befestigungsmittel vorzugsweise als Flansch ausgebildet ist.
Ein Bearbeitungsprozess der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück, z.B. einem Motorenblock, könnte damit so aussehen, dass das Schleifwerkzeug mit seinem zylindrischen und daran sich anschließendem konischen Schleifbereich in die Zylinderbohrung eingeführt wird, an die Innenfläche der Zylinderbohrung herangeführt wird, wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche der Zylinderbohrung entlang geführt wird, wobei es dabei um seine Drehachse rotiert, von der Innenfläche der Zylinderbohrung abgehoben wird und wieder aus der Zylinderbohrung herausgeführt wird. Im Ergebnis hat die Innenfläche der Zylinderbohrung im Anschluss an den Bearbeitungsprozess eine Form angenommen, die zunächst zylindrisch ausgebildet ist, und dort, wo der konische Schleifbereich wirksam wurde, die Form eines sich öffnenden Konus hat. Wenn sich nun eine derart bearbeitete Zylinderbohrung ungleichmäßig dadurch ausdehnt, dass im zylindrischen Bereich eine höhere Wärmeentwicklung als im Bereich der Konusöffnung erfolgt, so stellt sich eine quasi-zylindrische Bohrungsmantelfläche ein.
Dadurch, dass die Zylinderbohrung mittels des Schleifwerkzeugs in einem einzigen Arbeitsgang bearbeitet werden kann, reduziert sich die für die Bearbeitung erforderliche Zeit. Außerdem erhöht sich die Präzision in der Formgebung, da das Schleifwerkzeug während des Bearbeitungsprozesses nicht in Richtung der Tiefe der Zylinderbohrung hin und her bewegt werden muss, wie dies bei Honwerkzeugen der Fall ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs sind in den abhängigen Ansprüchen 5 bis 15 definiert.
In Bezug auf das erfindungsgemäße Set ist es vorgesehen, dass das zweite Schleifwerkzeug des Sets ein freies Ende und ein gegenüberliegendes Ende aufweist und der konische Schleifbereich angrenzend an das freie Ende am zweiten Schleifwerkzeug des Sets angeordnet ist, und an dem gegenüberliegenden Ende ein Befestigungsmittel zur Befestigung des zweiten Schleifwerkzeugs des Sets an einem Bearbeitungskopf einer CNC-Maschine oder einem damit verbundenen Adapter, vorzugsweise HSK-Adapter, vorgesehen ist, wobei das Befestigungsmittel vorzugsweise als Flansch ausgebildet ist.
Im Falle des Sets könnte ein Bearbeitungsprozess der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück, z.B. einem Motorenblock, so aussehen, dass zunächst das zweite Schleifwerkzeug mit dem konischen Schleifbereich in die Zylinderbohrung eingeführt wird, an die Innenfläche der Zylinderbohrung herangeführt wird, wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche der Zylinderbohrung entlang geführt wird, wobei es dabei um seine Drehachse rotiert, von der Innenfläche der Zylinderbohrung abgehoben wird und wieder aus der Zylinderbohrung herausgeführt wird. In einem darauf folgenden Schritt wird das erste Schleifwerkzeug mit dem zylindrischen Schleifbereich in die Zylinderbohrung eingeführt, an die Innenfläche der Zylinderbohrung herangeführt, wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche der Zylinderbohrung entlang geführt, wobei es dabei um seine Drehachse rotiert, von der Innenfläche der Zylinderbohrung abgehoben und wieder aus der Zylinderbohrung herausgeführt. Im Ergebnis hat die Innenfläche der Zylinderbohrung im Anschluss an den Bearbeitungsprozess eine Form angenommen, die zunächst zylindrisch ausgebildet ist, und dort, wo der konische Schleifbereich wirksam wurde, die Form eines sich öffnenden Konus hat. Wenn sich nun eine derart bearbeitete Zylinderbohrung ungleichmäßig dadurch ausdehnt, dass im zylindrischen Bereich eine höhere Wärmeentwicklung als im Bereich der Konusöffnung erfolgt, so stellt sich eine quasi-zylindrische Bohrungsmantelfläche ein.
Die beiden Bearbeitungsschritte mittels des ersten und des zweiten Schleifwerkzeugs können auch in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden.
Die Variante mit der Bearbeitung der Innenfläche einer Zylinderbohrung mittels des Sets hat zwar gegenüber der Variante mit der Bearbeitung der Innenfläche einer Zylinderbohrung mittels des Schleifwerkzeugs, welches sowohl den zylindrischen als auch den konischen Schleifbelag aufweist, den Nachteil, dass zwei Bearbeitungsschritte notwendig sind, allerdings können diese beiden Bearbeitungsschritte mit geringerer Antriebskraft durchgeführt werden, da eine kleinere Schleiffläche pro Bearbeitungsschritt wirksam ist.
Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sets sind in den abhängigen Ansprüchen 3 bis 7 und 9 bis 15 definiert.
Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs bzw. des erfindungsgemäßen Sets vorgesehen ist, dass der Durchmesser des konischen Schleifbereichs über die Länge des konischen Schleifbereichs in axialer Richtung gegenüber dem Durchmesser des zylindrischen Schleifbereichs um 50 bis 110 µm, vorzugsweise um 80 µm, ansteigt, d.h. dass die Konusform mit bloßem Auge nicht erkennbar ist. Trotzdem stellt sich bei der Bearbeitung der Innenfläche einer Zylinderbohrung bereits der gewünschte technische Effekt in vorteilhafter Weise ein.
Der Konuswinkel des konischen Schleifbereichs beträgt - gemessen gegenüber einer Achse parallel zur Drehachse - bevorzugt 0,014° bis 0,039°, besonders bevorzugt 0,025°.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass es vorgesehen sein kann, dass der zylindrische und der konische Schleifbereich einheitlich mit demselben Schleifmittel, vorzugsweise CBN, belegt sind. Es ist in diesem Fall also gewünscht, dass die beiden Schleifbereiche im Wesentlichen die gleiche Schleifleistung hervorrufen. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass die Belegung mit dem Schleifmittel günstigerweise galvanisch erfolgt.
Die in den Ansprüchen 12 bis 15 definierten Ausführungsformen ermöglichen eine hocheffiziente Kühlung des Schleifwerkzeugs bzw. der Schleifwerkzeuge, welche ebenfalls dazu beiträgt, dass die Innenfläche der Zylinderbohrung sehr präzise bearbeitet werden kann.
Ein grundsätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs bzw. der Schleifwerkzeuge des erfindungsgemäßen Sets besteht auch darin, dass das zerspante Material sehr schnell vom Schleifbereich entfernt wird.
Wie bereits ausgeführt wird auch Schutz begehrt für Verwendung eines Schleifwerkzeugs nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 15, oder eines der beiden Schleifwerkzeuge des Sets nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7 oder 9 bis 15 in einem Bearbeitungsprozess der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück, wobei das Schleifwerkzeug bzw. das eine der beiden Schleifwerkzeuges des Sets im Zuge des Bearbeitungsprozesses in die Zylinderbohrung eingeführt wird, an die Innenfläche der Zylinderbohrung herangeführt wird, wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche der Zylinderbohrung entlanggeführt wird, wobei es dabei um seine Drehachse rotiert, von der Innenfläche der Zylinderbohrung abgehoben wird und wieder aus der Zylinderbohrung herausgeführt wird.
Außerdem wird Schutz begehrt für eine CNC Maschine mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug oder wenigstens einem erfindungsgemäßen Set und einem Steuerprogramm, welches dazu ausgelegt ist, den beschriebenen Bearbeitungsprozess der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück automatisiert durchzuführen, d.h. das wenigstens eine Schleifwerkzeug bzw. das zunächst eines der beiden Schleifwerkzeuge des Sets und in einem darauf folgenden Schritt das andere der beiden Schleifwerkzeuge des Sets jeweils in eine Zylinderbohrung in einem Werkstück einzuführen, es an die Innenfläche der Zylinderbohrung heranzuführen, es wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche der Zylinderbohrung entlang zu führen, wobei es dabei um seine Drehachse rotiert, es von der Innenfläche der Zylinderbohrung abzuheben und es wieder aus der Zylinderbohrung herauszuführen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: das Schleifwerkzeug gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 2a und 2b: eine Querschnittsdarstellung des Schleifwerkzeugs in Längsrichtung,
Fig. 3: eine Querschnittsdarstellung durch den konischen Schleifbereich des Schleifwerkzeugs,
Fig. 4: die Kombination aus dem Schleifwerkzeug und einem HSK Adapter,
Fig. 5: eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung des zylindrischen und sich daran axial anschließenden konischen Schleifbereichs,
Fig. 6a bis 6f: eine schematische Darstellung des Bearbeitungsprozesses der Innenfläche einer Zylinderbohrung in einem Werkstück mittels des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs,
Fig. 7a und 7b: das erste Schleifwerkzeug des erfindungsgemäßen Sets in einer bevorzugten Ausführungsform, und zwar in einer Seitenansicht mit Adapter (Fig. 7a) und in einer Querschnittsdarstellung (Fig. 7b), und
Fig. 8a und 8b: das zweite Schleifwerkzeug des erfindungsgemäßen Sets in einer bevorzugten Ausführungsform, und zwar in einer Seitenansicht mit Adapter (Fig. 8a) und in einer Querschnittsdarstellung (Fig. 8b).

In Figur 1 ist das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht schematisch dargestellt. Es ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Drehachse 4, welche sich in Längsrichtung 26 erstreckt, ausgebildet. Das Schleifwerkzeug 1 weist ein freies Ende 14 auf und ein gegenüber liegendes Ende 15, an welchem ein Befestigungsmittel 16 in Form eines Flansches zur Befestigung des Schleifwerkzeugs 1 an einem Bearbeitungskopf einer CNC Maschine oder einem damit verbundenen Adapter (vgl. Fig. 4) vorgesehen ist. Im Befestigungsflansch 16 sind um jeweils 60° versetzt sechs Ausnehmungen 24 zur Aufnahme von Schrauben vorgesehen.
Das Schleifwerkzeug 1 weist einen Grundkörper 11 aus Stahl auf, welcher den Befestigungsflansch 16, sowie ein davon abstehendes Bauteil umfasst, an dessen Mantelfläche ein bezüglich der Drehachse 4 zylindrischer 5 und sich daran axial anschließender konischer Schleifbereich 6 angeordnet ist. Dabei ist der zylindrische Schleifbereich 5 benachbart zum Befestigungsmittel 16 und der konische Schleifbereich 6 benachbart zum freien Ende 14 des Schleifwerkzeugs 1 angeordnet. Der Übergang zwischen zylindrischem 5 und konischem Schleifbereich 6 ist mittels einer gestrichelten Linie angedeutet. Der zylindrische 5 und der konische Schleifbereich 6 sind einheitlich mit demselben Schleifmittel, nämlich CBN (kubisch Bohrnitrit) belegt. Die Belegung erfolgt galvanisch. Im Arbeitsbereich sind insgesamt sieben Nuten 23 angeordnet, die sich über den zylindrischen 5 und konischen Schleifbereich 6 und im Wesentlichen in Längsrichtung 26 des Schleifwerkzeugs 1 erstrecken. In diese Nuten 23 münden Kanäle 21, die einen Durchmesser von 2 mm aufweisen. Insgesamt sind 42 derartige Kanäle 21 vorgesehen, wobei die Kanäle 21 spiralförmig angeordnet sind, nämlich so, dass jeweils zwei benachbarte Kanäle 21 um einen Winkel von 50° gedreht und 3 mm axial versetzt sind.
In den Figuren 2a und 2b finden sich Querschnittsansichten des Schleifwerkzeugs entlang einer mittigen Schnittebene parallel zur Drehachse 4 bzw. zur Längsrichtung 26. Dabei zeigt Figur 2a) den Schnitt in einer perspektivischen Ansicht und Figur 2b) denselben Schnitt betrachtet aus einer Richtung senkrecht zur Querschnittsebene.
Aus diesen Darstellungen geht hervor, dass das Schleifwerkzeug 1 weiterhin eine zentrale Bohrung 18 parallel zur Drehachse 4 aufweist, wobei die Bohrung 18 einen Durchmesser 19 von 12 mm und eine Länge 20 von 170 mm aufweist. Zwischen der Bohrung 18 und dem zylindrischen 5 und dem konischen Schleifbereich 6 verlaufen die Kanäle 21, die - wie bereits beschrieben - in die Nuten 23 münden. Die Bohrung 18, die Kanäle 21, sowie die Nuten 23 bilden insgesamt eine Kühlmittelführung, welche es ermöglicht, ein zentral gespeistes Kühlmittel in effizienter Weise auf den Arbeitsbereich, d.h. den zylindrischen 5 und konischen Schleifbereich 6 zu führen und dort zu verteilen.
In dem konkreten Ausführungsbeispiel weist das Schleifwerkzeug 1 folgende Abmessungen auf: der zylindrische Schleifbereich 5 hat einen Durchmesser 8 von 65 mm. Der Durchmesser 7 des konischen Schleifbereichs 6 steigt über die Länge 9 des konischen Schleifbereichs in axialer Richtung 26 gegenüber dem Durchmesser 8 des zylindrischen Schleifbereichs 5 um 80 µm an. Dabei hat der zylindrische Schleifbereich 5 eine Länge 13 von 50 mm und der konische Schleifbereich 6 eine Länge 9 von 90 mm. Die Dicke des zylindrischen und des konischen Schleifbereichs beträgt 300 µm.
Diese Abmessungen werden jeweils an das zu schleifende Werkstück (Motorenblock) angepasst. Wichtig dabei ist, dass die Gesamtlänge aus zylindrischem und konischen Schleifbereich mindestens der Tiefe der Zylinderbohrung entspricht, damit der Schleifvorgang in einem Arbeitsschritt erfolgen kann, ohne dass das Schleifwerkzeug in Richtung der Tiefe der Zylinderbohrung während des Bearbeitungsprozesses versetzt werden muss.
Figur 3 zeigt eine weitere Querschnittsdarstellung des Schleifwerkzeugs 1 entlang einer Ebene, in welcher einer der Kanäle 21 zwischen der zentralen Bohrung 18 und einer der Nuten 23 verläuft.
In Figur 4 ist die Kombination aus einem Schleifwerkzeug 1 und einem sogenannten HSK Adapter 17 dargestellt, der es in einfacher Weise ermöglicht, das Schleifwerkzeug 1 an einem Bearbeitungskopf einer CNC Maschine anzubringen. Die Verbindung zwischen dem Schleifwerkzeug 1 und dem HSK Adapter 17 erfolgt über sechs Schrauben 25, die in den Ausnehmungen des Befestigungsflansches 16 angeordnet sind und in Gewinde, die am Adapter 17 vorgesehen sind, eingreifen. Bei der CNC Maschine kann es sich um eine übliche Dreiachsmaschine handeln.
Da an dem Schleifwerkzeug 1 gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Geometrie des zylindrischen 5 und des sich daran anschließenden konischen Schleifbereichs 6 nicht mit bloßem Auge erkennbar ist, ist diese Geometrie zu ihrer Veranschaulichung in Figur 5 noch einmal übertrieben dargestellt: Der wirksame Schleifbereich setzt sich zusammen aus einem zylindrischen Schleifbereich 5 mit einer Länge 13 und einem Durchmesser 8 und einem sich daran axial anschließenden konischen Schleifbereich 6 mit einer Länge 9 und einem Durchmesser 7, der ausgehend von dem zylindrischen Schleifbereich 5 in axialer Richtung 26 gegenüber dem Durchmesser 8 des zylindrischen Schleifbereichs 7 ansteigt. Der Gesamtanstieg des Durchmessers 7 des konischen Schleifbereichs 6 am freien Ende 14 entspricht dem Doppelten der eingezeichneten Strecke 10. Der Konuswinkel des konischen Schleifbereichs 6 ist mit dem Bezugszeichen 32 versehen.
Die Abfolge der Figuren 6a) bis 6f) dient der Veranschaulichung eines vorteilhaften Bearbeitungsprozesses der Innenfläche 2 einer Zylinderbohrung 3 in einem Werkstück, z.B. einem Motorenblock. Schematisch dargestellt sind jeweils die Ansichten senkrecht zur Zylinderbohrung und zwar von der Seite, welche der Seite, von der das Schleifwerkzeug 1, 27 oder 28 (vergleiche Figuren 7a, 7b, 8a und 8b) in die Bohrung eingeführt wird, gegenüber liegt. Man schaut also auf das freie Ende des Schleifwerkzeugs 1, 27 oder 28.
In einem ersten Schritt (Übergang von Teilfigur a) zu Teilfigur b)) wird das Schleifwerkzeug 1, 27 oder 28 im Wesentlichen mittig und mit dem zylindrischen und/oder konischen Schleifbereich in die Zylinderbohrung 3 eingeführt. Anschließend wird das Schleifwerkzeug 1, 27 oder 28 an die Innenfläche 2 der Zylinderbohrung 3 herangeführt, was in Teilfigur c) dargestellt ist. Danach wird das Schleifwerkzeug 1, 27 oder 28 wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche 2 der Zylinderbohrung 3 entlang geführt, wobei es dabei um seine Drehachse 4 rotiert. Es sei darauf hingewiesen, dass das Schleifwerkzeug 1, 27 oder 28 auch bereits vor oder nach dem eigentlichen Schleifvorgang in Rotation versetzt werden kann.
Nach erfolgtem Schleifvorgang wird das Schleifwerkzeug 1, 27 oder 28 von der Innenfläche 2 der Zylinderbohrung 3 wieder abgehoben, d.h. in eine in etwa mittige Position in Bezug auf die Zylinderbohrung 3 gebracht (vgl. Teilfigur e)) und schließlich aus der Zylinderbohrung 3 herausgeführt (Übergang zwischen den Teilfiguren e) und f)).
In der Teilfigur d) sind exemplarisch durch Pfeile eine bestimmte Bewegungsrichtung des Schleifwerkzeugs 1, 27 oder 28 entlang der Innenfläche 2 der Zylinderbohrung 3 und eine bestimmte Rotationsrichtung des Schleifwerkzeugs 1, 27 oder 28 um die Drehachse 4 angedeutet. Grundsätzlich sind für diese Bewegungen jeweils beide Drehrichtungen möglich.
Allgemein sei noch darauf hingewiesen, dass dieser Bearbeitungsvorgang im Falle von metallischen Werkstücken sowohl direkt an der unbehandelten Oberfläche als auch an einer beschichteten, z.B. LDS-beschichteten, Oberfläche vorgenommen werden kann. LDS steht in diesem Fall für Lichtbogen-Draht-Spritzen, welches ein spezielles Beschichtungsverfahren mit einem in die Plasmaphase überführten Draht ist.
Die Figuren 7a, 7b, 8a und 8b zeigen vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sets, wobei in den Figuren 7a und 7b das erste Schleifwerkzeug 27 und in den Figuren 8a und 8b das zweite Schleifwerkzeug 28 dargestellt ist - in den Figuren 7a und 8a jeweils zusammen mit einem Adapter 17, der mit einem Befestigungsmittel 16 in Form eines Flansches verbunden ist.
Das erste Schleifwerkzeug 27 weist einen bezüglich der Drehachse 4 zylindrischen Schleifbereich 5 mit einem Durchmesser 8 auf.
Das zweite Schleifwerkzeug 28 weist einen bezüglich der Drehachse 4 konischen Schleifbereich 6 auf, wobei der Durchmesser 7 des konischen Schleifbereichs 6 ausgehend von einem kleinsten Durchmesser 29, welcher dem Durchmesser 8 des zylindrischen Schleifbereichs 5 des ersten Schleifwerkzeugs 27 entspricht, in axialer Richtung 26 ansteigt.
Daneben weist das zweite Schleifwerkzeug 28 einen schleifmittelfreien Bereich 30 auf. Dieser ist bezüglich der Drehachse 4 zylindrisch mit einem um 3 mm gegenüber dem kleinsten Durchmesser 29 des konischen Schleifbereichs 6 reduzierten Durchmesser 31 ausgebildet.
Die Länge des schleifmittelfreien Bereichs 30 des zweiten Schleifwerkzeugs 28 entspricht der Länge 13 des zylindrischen Schleifbereichs 5 des ersten Schleifwerkzeugs 27.
Die Gesamtlänge des zweiten Schleifwerkzeugs 28 entspricht der Gesamtlänge des Schleifwerkzeug 1, welches sowohl den zylindrischen Schleifbereich 5 als auch den konischen Schleifbereich 6 aufweist.
Sowohl das erste Schleifwerkzeug 27 als auch das zweite Schleifwerkzeug 28 weisen eine zentrale Bohrung 18 auf, welche sich jeweils nahezu über das gesamte Schleifwerkzeug 27 bzw. 28 erstreckt. Die Längen der Bohrung 18 ist mit den Bezugszeichen 33 bzw. 20 versehen.
Wie beim Schleifwerkzeug 1, welches sowohl den zylindrischen Schleifbereich 5 als auch den konischen Schleifbereich 6 aufweist, weisen das erste Schleifwerkzeug 27 und das zweite Schleifwerkzeug 28 des Sets Kanäle 21 auf, welche zwischen der zentralen Bohrung 18 und dem zylindrischen Schleifbereich 5 bzw. dem konischen Schleifbereich 6 verlaufen. In dem schleifmittelfreien Bereich 30 des zweiten Schleifwerkzeugs 28 sind keine solchen Kanäle 21 vorgesehen.

Claims

Schleifwerkzeug (1) zum Bearbeiten der Innenfläche (2) einer Zylinderbohrung (3) in einem Werkstück, mit einer Drehachse (4), wobei das Schleifwerkzeug einen bezüglich der Drehachse zylindrischen (5) und sich daran axial anschließenden konischen Schleifbereich (6) aufweist, und der Durchmesser (7) des konischen Schleifbereichs (6) ausgehend von dem zylindrischen Schleifbereich (5) in axialer Richtung (26) gegenüber dem Durchmesser (8) des zylindrischen Schleifbereichs (5) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (1) ein freies Ende (14) und ein gegenüberliegendes Ende (15) aufweist und der konische Schleifbereich (6) angrenzend an das freie Ende (14) am Schleifwerkzeug (1) angeordnet ist, und an dem gegenüberliegenden Ende (15) ein Befestigungsmittel (16) zur Befestigung des Schleifwerkzeugs (1) an einem Bearbeitungskopf einer CNC-Maschine oder einem damit verbundenen Adapter (17), vorzugsweise HSK-Adapter, vorgesehen ist, wobei das Befestigungsmittel (16) vorzugsweise als Flansch ausgebildet ist.
Set aus einem ersten (27) und einem zweiten Schleifwerkzeug (28) zum Bearbeiten der Innenfläche (2) einer Zylinderbohrung (3) in einem Werkstück, wobei die beiden Schleifwerkzeuge (27, 28) jeweils eine Drehachse (4) aufweisen, wobei das erste Schleifwerkzeug (27) einen bezüglich der Drehachse (4) zylindrischen Schleifbereich (5) mit einem Durchmesser (8) aufweist, und das zweite Schleifwerkzeug (28) einen bezüglich der Drehachse (4) konischen Schleifbereich (6) aufweist, wobei der Durchmesser (7) des konischen Schleifbereichs (6) ausgehend von einem kleinsten Durchmesser (29), welcher dem Durchmesser (8) des zylindrischen Schleifbereichs (5) des ersten Schleifwerkzeugs (27) entspricht, in axialer Richtung (26) ansteigt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schleifwerkzeug (28) des Sets ein freies Ende (14) und ein gegenüberliegendes Ende (15) aufweist und der konische Schleifbereich (6) angrenzend an das freie Ende (14) am zweiten Schleifwerkzeug (28) des Sets angeordnet ist, und an dem gegenüberliegenden Ende (15) ein Befestigungsmittel (16) zur Befestigung des zweiten Schleifwerkzeugs (28) des Sets an einem Bearbeitungskopf einer CNC-Maschine oder einem damit verbundenen Adapter (17), vorzugsweise HSK-Adapter, vorgesehen ist, wobei das Befestigungsmittel (16) vorzugsweise als Flansch ausgebildet ist.
Set nach Anspruch 2, wobei das zweite Schleifwerkzeug (28) einen schleifmittelfreien Bereich (30) aufweist.
Set nach Anspruch 3, wobei der schleifmittelfreie Bereich (30) bezüglich der Drehachse (4) zylindrisch ausgebildet ist, vorzugsweise und der schleifmittelfreie Bereich (30) einen um 1 mm bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm, gegenüber dem kleinsten Durchmesser (29) des konischen Schleifbereichs (6) reduzierten Durchmesser (31) aufweist.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der konische Schleifbereich (6) einen Konuswinkel (32) von 0,014° bis 0,039°, vorzugsweise 0,025°, aufweist.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 5, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5, wobei der zylindrische Schleifbereich (5) einen Durchmesser (8) von 60 bis 70 mm, vorzugsweise 65 mm, aufweist.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1, 5 oder 6, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 oder 6, wobei der Durchmesser (7) des konischen Schleifbereichs (6) über die Länge (9) des konischen Schleifbereichs (6) in axialer Richtung (26) gegenüber dem Durchmesser (8) des zylindrischen Schleifbereichs (5) um 50 bis 110 µm, vorzugsweise um 80 µm, ansteigt.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der zylindrische (5) und der konische Schleifbereich (6) auf einem integral ausgebildeten Grundkörper (11) angeordnet sind, wobei der Grundkörper vorzugsweise aus Stahl besteht.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 8, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7, wobei der zylindrische (5) und der konische Schleifbereich (6) einheitlich mit demselben Schleifmittel, vorzugsweise CBN, belegt sind.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 9, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7 oder 9, wobei der zylindrische (5) und der konische Schleifbereich (6) eine Dicke (12) von 100 bis 600 µm, vorzugsweise 300 µm, aufweisen.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 10, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7 oder 9 oder 10, wobei der zylindrische Schleifbereich (5) eine Länge (13) von 40 bis 60 mm, vorzugsweise 50 mm, und der konische Schleifbereich (6) eine Länge (9) von 80 bis 100 mm, vorzugsweise 90 mm, aufweist.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 11, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7 oder 9 bis 11, wobei das Schleifwerkzeug (1) bzw. die beiden Schleifwerkzeuge (27, 28) des Sets eine zentrale Bohrung (18) parallel zur Drehachse (4) aufweisen, wobei die Bohrung (18) bevorzugt einen Durchmesser (19) von 10 bis 14 mm, besonders bevorzugt 12 mm, und/oder bevorzugt eine Länge (20) von 150 bis 190 mm, besonders bevorzugt 170 mm, aufweist.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 12, oder Set nach Anspruch 12, wobei mehrere Kanäle (21) vorgesehen sind, welche zwischen der zentralen Bohrung (18) und dem zylindrischen (5) und dem konischen Schleifbereich (6) verlaufen, wobei die Kanäle (21) bevorzugt einen Durchmesser (22) von 1 bis 3 mm, besonders bevorzugt 2 mm, aufweisen.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 12 oder 13, oder Set nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Kanäle (21) spiralförmig angeordnet sind, wobei jeweils zwei benachbarte Kanäle (21) um einen Winkel von 40° bis 60°, vorzugsweise 50°, gedreht und um 2 bis 4 mm, vorzugsweise 3 mm, axial versetzt sind.
Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 14, oder Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7 oder 9 bis 14, wobei im zylindrischen (5) und konischen Schleifbereich (6) Nuten (23) vorgesehen sind, die sich im Wesentlichen in Längsrichtung (26) des Schleifwerkzeugs (1) bzw. der Schleifwerkzeuge (27, 28) des Sets erstrecken und in welche die Kanäle (21) münden.
Verwendung eines Schleifwerkzeugs (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 15, oder eines Sets nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7 oder 9 bis 15 in einem Bearbeitungsprozess der Innenfläche (2) einer Zylinderbohrung (3) in einem Werkstück, wobei das Schleifwerkzeug (1) bzw. zunächst eines der beiden Schleifwerkzeuge (27, 28) des Sets und in einem darauf folgenden Schritt das andere der beiden Schleifwerkzeuge (27, 28) des Sets jeweils im Zuge des Bearbeitungsprozesses in die Zylinderbohrung (3) eingeführt wird, an die Innenfläche (2) der Zylinderbohrung (3) herangeführt wird, wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche (2) der Zylinderbohrung (3) entlanggeführt wird, wobei es dabei um seine Drehachse (4) rotiert, von der Innenfläche (2) der Zylinderbohrung (3) abgehoben wird und wieder aus der Zylinderbohrung (3) herausgeführt wird.
CNC-Maschine mit wenigstens einem Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 5 bis 15, oder wenigstens einem Set nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 5 bis 7 oder 9 bis 15 und einem Steuerprogramm, welches dazu ausgelegt ist, das wenigstens eine Schleifwerkzeug (1) bzw. zunächst eines der beiden Schleifwerkzeuge (27, 28) des Sets und in einem darauf folgenden Schritt das andere der beiden Schleifwerkzeuge (27, 28) des Sets jeweils in eine Zylinderbohrung (3) in einem Werkstück einzuführen, es an die Innenfläche (2) der Zylinderbohrung (3) heranzuführen, es wenigstens einmal im Kreis an der Innenfläche (2) der Zylinderbohrung (3) entlang zu führen, wobei es dabei um seine Drehachse (4) rotiert, es von der Innenfläche (2) der Zylinderbohrung (3) abzuheben und es wieder aus der Zylinderbohrung (3) herauszuführen.