EP3148743A1 - Method for machining bearing bores or guiding bores, and device for carrying out said method - Google Patents

Method for machining bearing bores or guiding bores, and device for carrying out said method

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Publication number
EP3148743A1
EP3148743A1 EP15726130.6A EP15726130A EP3148743A1 EP 3148743 A1 EP3148743 A1 EP 3148743A1 EP 15726130 A EP15726130 A EP 15726130A EP 3148743 A1 EP3148743 A1 EP 3148743A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting edge
tool
fine boring
lubricant
fine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15726130.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Siegfried Gruhler
Christoph HINTERMEIER
Jürgen Graf
Matthias SCHEIBLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH filed Critical Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Publication of EP3148743A1 publication Critical patent/EP3148743A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • 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
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
    • B24B19/028—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements for microgrooves or oil spots
    • 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
    • B24B33/05—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working grooves, e.g. in gun barrels
    • 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
    • B24B39/00—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor
    • B24B39/02—Burnishing machines or devices, i.e. requiring pressure members for compacting the surface zone; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution

Definitions

  • the invention relates to a method for machining bearing or guide holes or correspondingly acting recesses according to the preamble of patent claim 1 and a device for carrying out the method.
  • DE 10 201 1 000 348 A1 discloses a method in which an inner circumferential surface of a bore of a workpiece is first of all finished by means of a radially adjustable fine boring head. This fine boring can be done in two stages. Subsequent to fine boring, honing is carried out to further reduce the surface roughness.
  • a spiral gliding can be used, by which the bore surface is provided with a cross structure. These intersecting grooves form a lubricant reservoir, so that the tribology of the sliding pair is improved due to the increased lubricant holding ability. Details of this spiral gliding can be found in the online magazine www.mtz-online.de (MTZ 04/2009, Volume 70, pages 324 to 329).
  • a disadvantage of these methods is that the fine machining and honing processing takes place on different processing units, so that both the device-technical effort and the procedural outlay for transporting the workpieces between the processing units is high.
  • the invention has the object to provide a method for processing of bearing or guide holes or other recesses of workpieces, in which with low device complexity, an improved lubricant retention capability is made possible.
  • a further object of the invention is to provide a device for carrying out the method.
  • the borehole is first of all bored by means of a tool with a defined cutting edge or a friction tool and the introduction of lubricant retaining structures into the circumferential wall of the bore.
  • a superfine machining to further minimize the roughness after the introduction of the lubricant retaining structures, preferably such that they are at least slightly narrowed at least mouth side.
  • Formed lubricant holding structures that form a comparatively large lubricant reservoir, on the other hand, but not significantly increase the overall roughness of the surface.
  • the tool with a defined cutting edge can be held on a fine boring head.
  • the superfinishing is preferably carried out by forming by means of a smoothing body moved along the circumferential wall or by a rolling process (rolling).
  • the superfinishing can also be done by friction machining, honing or the like.
  • the lubricant retaining structures are preferably also formed by means of the tool, which is preferably held on a fine boring head and thus has a double function: first, the single or multi-stage fine boring and subsequently the same Tool forming (hereafter "scoring” called) the lubricant holding structures.
  • the lubricant structures may also be formed by rubbing.
  • the fine boring is performed by a main cutting edge of the tool and the scribing by a secondary cutting edge of the tool.
  • the fine boring is carried out by advancing the Feinbohrkopfs in one direction (retraction) and the scratches by retreating the Feinbohrkopfes in the opposite direction, once the main cutting edge and the other times the secondary cutting edge engages.
  • fine boring is carried out in two stages with pre-fine drilling by means of the main cutting edge and back-boring by retraction of the fine boring head by means of the secondary cutting edge. For the scratches can then be provided on the fine boring head own Riefenschneide.
  • the formation of the lubricant holding structure can also be carried out during the retraction by stopping the tool several times (stuttering) so that a circumferential groove is then formed during a "stop".
  • the feed of the tool (fine boring tool, reaming tool) can be increased, so that a spiral groove is formed.
  • the cutting geometry can be designed so that a main cutting edge has a radius that is greater than or equal to the radius of a secondary cutting edge.
  • the ratio of the radii of the main cutting edge and the minor cutting edge is in the range of about 4: 1 and 1: 1.
  • the diameter of the main cutting edge is about twice as large as the diameter of the minor cutting edge.
  • the cutting radius can be in the range between 0.1 mm and 0.5 mm.
  • the transition between the radius of the main cutting edge and the radius of the secondary cutting edge can be formed tangentially. In principle, it is also possible to form this transition by displacing the centers of the radii.
  • Forming the lubricant holding structures via a main cutting edge and a secondary cutting edge of a tool is that with a diameter compensation due to wear (wear compensation), the relative distance of the radii to each other remains constant, so that the control of the surface parameters compared to variants with separate cutting / fine finishing tools and is significantly simplified for forming the lubricant holding structures.
  • this wear compensation takes place on the basis of the measurements obtained via the post-process measuring device.
  • Such a direct measuring device has, for example, a laser beam for measuring the cutting edges.
  • the wear compensation can be done dynamically with a control movement of the tool, for example via a membrane head or else via machine axes.
  • the fine boring head is adjustable, for example, along two NC axes.
  • grooves or dimples may additionally be formed after the micromachining / smoothing. This processing can be done for example by a laser, preferably a pico-laser.
  • the device for carrying out the method is embodied with a machine control which is designed to control a fine boring tool or a reaming tool for fine boring and for forming the lubricant holding structures.
  • control is also designed to control a roller burnishing or smoothing tool, with which the finest machining / smoothing of the bore takes place.
  • the device for carrying out the method is preferably an inverse machine, as described in the applicant's WO 2013/038007 A2.
  • This inverse machine can preferably be designed with a post-process measuring station, in which the machined workpieces are measured and then controlled within the manufacturing process according to the processing steps, in particular the compensation of a cutting wear.
  • the essential surface parameters such as the parameters Rpk, Rk and Rvk and the waviness Wt etc. can be controlled.
  • control of the parameters can influence the carrying portion of the machined surface as a function of the respective task. be flown.
  • the depth and the distance of the scored grooves / grooves determines the oil holding volume.
  • both cutting edges can be wear-compensated together.
  • the measuring device can be designed so that it allows a diameter measurement, a measurement in at least two levels (for example, radial plane, axial plane) and a measurement of the surface quality / roughness.
  • a plurality of measurement points is preferably detected in order to obtain the exact geometry data of the bore both in the radial direction and in the axial direction.
  • the detection of the roughness (surface quality) for example, contactless, via a button (tactile) or the like.
  • both a tool with defined cutting edges or a reaming tool or other suitable tool may be used, which tool may be used for fine machining and scoring respectively.
  • Figure 1 is a schematic diagram for explaining the concept according to the invention.
  • Figure 2 is a diagram for explaining the roughness
  • FIG. 3 shows a first variant of the basic concept according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a measurement protocol of a workpiece processed according to the method according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a further variant of the method according to FIG. 1;
  • FIG. 6 shows measurement records of workpieces processed by the method according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a measurement protocol of a measurement carried out after the finishing / scratching;
  • FIG. 8 shows a measurement protocol of a measurement carried out after rolling
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a cutting structure of a precision boring tool
  • Figure 10 is a schematic diagram of a lubricant holding structure with dimples;
  • Figure 1 1 an inverse machine for carrying out the method described above and
  • Figures 12 and 13 embodiments of a method according to the invention with post-process measurement.
  • FIG. 1a shows the basic concept of the method according to the invention and the tools / tool heads used in the process.
  • a lubricant holding structure 4 on a peripheral surface 2 of a bore, for example a bearing bore or a guide bore of a workpiece, which serves to receive a lubricant, for example oil.
  • this structure may be formed in a groove shape, that is to say by one or more circumferential grooves, or as a spiral-shaped structure or with intersecting spiral or thread-shaped structures (cross structure).
  • a fine boring of the workpiece initially takes place by means of a radially adjustable fine boring head 6 shown in FIG. 1 c above.
  • This can be designed, for example, as a membrane head, as described in AT 404 001 B, DE 10 2014 107 461.0 or WO 2013/01 1027 A1.
  • Such fine boring heads are designed as diaphragm dipping head, in which a tool holder is mounted tiltably on a diaphragm head 10. This is directly or indirectly connected to a sliding block, which is guided in a fork with obliquely arranged to the axis guide surfaces.
  • the fork can be adjusted by means of an adjusting device, such as a Planzugs 12, in the axial direction, so that accordingly the tool holder is tilted about the tilting point of the diaphragm head 10 to effect a radial adjustment.
  • a tool holder is provided in the illustration according to Figure 1 c with the reference numeral 8.
  • WO 2012/107582 A1 is disclosed.
  • one or more rolling bodies 18 are hydrostatically supported, as shown in FIG. 1d, wherein the forming force is essentially determined by the pressure p of the fluid through which the rolling elements 18 are pressed against the peripheral surface 2 of the workpiece becomes.
  • FIG. 1 e With “Concept A” and “Concept B”, two different tools or methods are identified in FIG. 1 e.
  • a fine boring tool is used, which on the one hand has a fine boring main cutting edge 20 and a fine boring minor cutting edge 22. Offset by 180 ° to a Riefenschneide 24 is provided.
  • a pre-boring by retraction of the tool by means of the main cutting edge 20.
  • a gearing of the tool is then a gearing by means of the secondary cutting edge 22.
  • Upon further retraction of the tool is then formed by means brought into operative engagement scoring cutting edge 24, the lubricant holding structure.
  • the scoring blade is not provided - the scoring takes place through the secondary cutting edge 24. Accordingly, a feed (retraction) takes place during fine boring, in which the main cutting edge 20 is engaged. When retracting (retreating) the tool, the scoring takes place via the secondary cutting edge 22, wherein the spiral shape is formed as a function of the feed during the return movement (retraction). For a cross structure, a further scratching step would have to take place in the opposite direction.
  • the feed can be stopped periodically during the retraction (feed equal to zero or approximately zero (zero)) so that the score is formed during this "stop.”
  • feed rate is increased again and then stopped when the next score position is reached, this process repeats until the desired lubricant holding structure is formed
  • Alternatives forming a spiral shape determines the feed the geometry of the spiral.
  • FIG. 2 shows some important surface characteristics.
  • a roughness profile of a workpiece has, inter alia, the characteristic parameters Rpk, Rk and Rvk (Pdc), Ra, Rz, Wt.
  • the parameter Rpk stands for the bearing component or the plateau inaccuracy.
  • the parameter Rk indicates the kernel depth.
  • Ra stands for the arithmetic mean.
  • the roughness depth is designated by Rz.
  • the oil holding volume of the lubricant holding structure is determined by the characteristic value Rvk (Pdc), and the characteristic value Wt stands for the waviness of the structure.
  • the waviness Wt and the oil holding volume Rvk are then controlled (parameterized) as a function of the respective tri-bit to be set, wherein these parameters can be influenced, in particular, by the selection of the feed rates during the formation of the lubricant holding structure.
  • FIGS. 3 and 4 A first exemplary embodiment according to the concept B of the method according to the invention and a device according to the invention will be explained with reference to FIGS. 3 and 4, by which one or more grooves of the lubricant-holding structure are formed.
  • the tool used for machining - a fine boring tool - is formed with the main cutting edge 20 and the secondary cutting edge 22. This tool can be held on the fine boring head 6 according to FIG.
  • a gear in the withdrawal direction, in which the secondary cutting edge comes into engagement - the fine boring is thus two stages.
  • the delivery of the secondary cutting edge is significantly less than pre-drilling (feed in the direction of the arrow).
  • the circumferential grooves are formed by stopping the feed either during pre-drilling or preferably during back-boring, so that the respective cutting edge engages in the same peripheral area and accordingly the groove is formed.
  • the number of grooves can then be varied by the number of feed stops.
  • This figure shows a measurement protocol that also results in the machining of a workpiece according to concept B.
  • fine boring is first carried out via the main cutting edge 20 of the tool.
  • the scoring then takes place during the return movement without stopping the tool on the secondary cutting edge 22. It results in a spiral-shaped structure, as shown in Figure 5 bottom right.
  • the resulting score structure is similar to that of Figure 4, but with less processing time.
  • FIG. 6 shows three measurement protocols, the central measurement protocol corresponding approximately to that in FIG. 5, in which case the hydrostatically loaded rolling element 18 of the rolling / rolling tool 14 is subjected to a hydrostatic pressure of approximately 70 bar.
  • the left-hand measurement protocol results from a microfinishing process in which a comparatively low hydrostatic pressure (50 bar) is set.
  • FIG. 6 right shows a measurement protocol of an experiment in which, with a comparatively high hydrostatic smoothing pressure of 70 bar, the feed rate Rolling of 0.09 mm / U (measuring log in the middle of Figure 6) is reduced to 0.05 mm / U.
  • Tool holder 8 additionally arranged a Riefenschneide 24.
  • a pre-drilling is first performed in a Vorfeinbohruze by means of the main cutting edge 20.
  • the secondary cutting edge 22 With the secondary cutting edge 22, the actual fine machining is then carried out during back-boring.
  • the spiral-shaped groove structure is then formed during a further advance in the direction of the arrow (retraction) (see FIG. 3).
  • the scoring blade then has to be brought into engagement again in the retraction direction. The adjusting after the fine drilling and scribing or the finest machining
  • FIG. 7 shows a measurement protocol which reproduces the surface structure after fine boring and scribing. Shown again is the Abbott curve from which results in the material content of a particular section line in the profile. Furthermore, the characteristic parameters Ra, Wt, Pdc (Rvk) and Rz result from the measurement protocol shown in the middle. It can be seen in the measurement protocol that the depth and the width b of the grooves and thus the oil-holding volume Pdc are relatively large. Furthermore, the roughnesses Ra, Rz are also great.
  • the oil retention capacity can be adapted to the respective requirements by the selection of the feed rates and the cutting geometry as well as the parameters of the rolling process (for example the hydrostatic smoothing pressure p) (configurable).
  • FIG. 9 shows a schematic diagram of the cutting structure of a tool with a geometrical cutting edge used in precision boring.
  • This tool has the above-described main cutting edge 20 and the secondary cutting edge 22.
  • the main cutting edge 20 has a larger diameter R1 than the secondary cutting edge 22 (R2).
  • the transition between the two cutting edges / radii is formed in the embodiment shown in Figure 9 in that the center of the minor cutting edge 22 is offset from the main cutting edge to the outside (towards the cutting edge), so that the two cutting edges run into each other.
  • the transition can also be configured by applying a tangent or the like.
  • the main cutting edge 20 with the large diameter R1 is in operative engagement during retraction.
  • the machining When retreating, the machining then takes place via the secondary cutting edge 22, which has a comparatively small radius R2.
  • the secondary cutting edge 22 which has a comparatively small radius R2.
  • the lubricant holding structure can also be formed via the secondary cutting edge by increasing the feed, so that the structure shown in FIG. 7 results.
  • stuttering stopping the feed
  • a plurality of circumferential grooves are scored.
  • a structure for example a dimple structure, such as is indicated by way of example in FIG. 10, can be formed to further increase the lubricant retention capability.
  • Such dimples 30 can be formed, for example, by means of a laser, for example a pico-laser. The formation of such dimples 30 per se is known - in cooperation with the inventively designed oil retaining structure, however, without a model.
  • Figure 1 1 shows two views of an inverse machine with which the inventive method can be realized.
  • a plurality of workpieces are clamped on a tool carrier and guided over X, Y, Z and possibly several rotary axes to the workpieces, which are mounted in a corresponding number on a compartment of a machine frame.
  • the rolling tools 14 are arranged in the upper row, the fine boring heads 6 in the middle row, and a centering and measuring unit at the bottom. That is, in this Invershow a measuring device 26 (post-process measuring device) is integrated into the machine. Instead of the post-process measuring device can also be a direct measuring device for optical measurement of the cutting edge (s) are used. Solutions are known in which this optical measurement is carried out by means of a laser beam. In the post-process measuring device, only the diameter can be measured. However, the measurement accuracy is higher when the diameter is detected on the basis of several measuring points, so that, for example, ovalities or the like can be recognized.
  • a measuring device 26 post-process measuring device
  • the post-process measuring device can also be a direct measuring device for optical measurement of the cutting edge (s) are used. Solutions are known in which this optical measurement is carried out by means of a laser beam. In the post-process measuring device, only the diameter can be measured. However, the measurement accuracy is higher when the diameter is detected on the basis of several measuring points, so
  • a measuring mandrel which has a plurality of, for example, inductive measuring points both in the radial direction (diameter) and in the axial direction, so that the geometry of the bore can be detected both in the radial direction and in the axial direction.
  • deviations of the cylinder bore from the ideal cylinder shape, such as a trumpet shape can also be detected with such a measuring mandrel.
  • Such an inverse machine with integrated post-process measurement or direct cutting measurement allows a method as shown in FIGS. 12 and 13.
  • the two main steps are fine boring / scribing and smoothing (here rolling).
  • the workpiece is measured via the post-process measuring device 26 and, depending on the evaluation of this measurement and the comparison with setpoint values, a correction value is optionally determined.
  • this correction value wear compensation
  • the radial adjustment of the fine boring head 6 or, more precisely, the compensation of the cutting edge is then optionally carried out.
  • the adjustment of the cutting edge can be done for example by controlling the Feinbohrkopfs (Diaphragm Nipple, Piezo fine boring head) or by adjusting the cutting by means of the aforementioned machine axes. However, it is preferable to carry out this cutting compensation via suitable radially adjustable fine boring heads.
  • the design of the tool with superimposed main and secondary cutting edges 20, 22 makes it possible to significantly simplify the wear compensation compared to solutions with separate cutting edges, since the blades compensate the diameter for both cutting edges due to the constant relative spacing of the radii R1, R2 simultaneously with highest precision.
  • the measuring station 26 can also be arranged outside the inverse machine.
  • an optical check on an SPC slot 28 is also provided.
  • the width b of the grooves of the oil retaining structures is preferably also reduced so that the desired parameters shown in FIG. 1 are even better maintained.
  • the simplest variant of the method according to the invention can be carried out with a comparatively simple fine boring head.
  • a higher-quality fine boring head such as the Applicant's fine boring head explained in the introduction, should be used.
  • the scoring is done on its own cutting edge.
  • piezo fine boring head as disclosed in WO 2013/01 1 072 A1.
  • the bore geometry can be formed by radius variable and / or axialvariable control oval-shaped, cloverleaf-shaped or trumpet-shaped. The scribing can then also be carried out contour-true with such a head.
  • the method according to the invention is particularly suitable for parts subjected to high tribological stress, such as connecting rods or crankcases (cylinder bores).
  • Rod direction is. These requirements can, for example, be achieved (projected) as follows: increase the scribe pitch / scribe feed and then obtain a smaller Rz value and at the same time a smaller oil holding volume (Pdc) or Rvk; b) one uses special cutting, wherein z. B. the main cutting edge has a radius R1 of 0.4 mm and the secondary cutting edge has a radius R2 of, for example, 0.2 mm - this results in comparatively deep grooves (scratches) whose width b is comparatively small; c) Alternatively, by appropriate parameterization during rolling, for example by selecting the hydrostatic pressure, the width of the groove (crack) can be reduced.
  • the fine machining can also be done with a reamer or a reaming tool or other suitable tool.
  • the fine machining during retraction and during a retreat with a comparatively fast feed then the grooves (lubricant holding structure) are formed.
  • the microfinishing is carried out by means of a smoothing tool or a roller burnishing tool.

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Abstract

Disclosed is a method in which a bearing bore or guiding bore is fine-bored and then structured. Following the structuring process for forming lubricant retaining zones, the bore is very finely machined using a polishing or roller burnishing process.

Description

Verfahren zum Bearbeiten von Lager- oder Führungsbohrungen und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens  Method for machining bearing or guide bores and device for carrying out the method
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Lager- oder Führungsbohrungen oder entsprechend wirkenden Ausnehmungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. In der DE 10 201 1 000 348 A1 ist ein Verfahren offenbart, bei dem eine Innenum- fangsfläche einer Bohrung eines Werkstücks zunächst mittels eines radial verstellbaren Feinbohrkopfs feinbearbeitet wird. Dieses Feinbohren kann zweistufig erfolgen. Im An- schluss an das Feinbohren erfolgt zur weiteren Verringerung der Rautiefe eine Honbearbeitung. The invention relates to a method for machining bearing or guide holes or correspondingly acting recesses according to the preamble of patent claim 1 and a device for carrying out the method. DE 10 201 1 000 348 A1 discloses a method in which an inner circumferential surface of a bore of a workpiece is first of all finished by means of a radially adjustable fine boring head. This fine boring can be done in two stages. Subsequent to fine boring, honing is carried out to further reduce the surface roughness.
Dabei kann ein Spiralgleithonen eingesetzt werden, durch das die Bohrungsoberfläche mit einer Kreuzstruktur versehen wird. Diese sich kreuzenden Riefen bilden ein Schmiermittelreservoir, so dass die Tribologie der Gleitpaarung aufgrund der erhöhten Schmiermittelhaltefähigkeit verbessert ist. Einzelheiten zu diesem Spiralgleithonen sind dem Online-Magazin www.mtz-online.de (MTZ 04/2009, Jahrgang 70, Seiten 324 bis 329) entnehmbar. In this case, a spiral gliding can be used, by which the bore surface is provided with a cross structure. These intersecting grooves form a lubricant reservoir, so that the tribology of the sliding pair is improved due to the increased lubricant holding ability. Details of this spiral gliding can be found in the online magazine www.mtz-online.de (MTZ 04/2009, Volume 70, pages 324 to 329).
Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass die Feinbearbeitung und die Hon-bear- beitung an unterschiedlichen Bearbeitungseinheiten erfolgt, so dass sowohl der vorrichtungstechnische Aufwand als auch der verfahrenstechnische Aufwand zum Transport der Werkstücke zwischen den Bearbeitungseinheiten hoch ist. A disadvantage of these methods is that the fine machining and honing processing takes place on different processing units, so that both the device-technical effort and the procedural outlay for transporting the workpieces between the processing units is high.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten von Lager- oder Führungsbohrungen oder sonstigen Ausnehmungen von Werkstücken zu schaffen, bei dem mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine verbesserte Schmiermittelhaltefähigkeit ermöglicht wird. Der Erfindung liegt des Weiteren die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereit zu stellen. In contrast, the invention has the object to provide a method for processing of bearing or guide holes or other recesses of workpieces, in which with low device complexity, an improved lubricant retention capability is made possible. A further object of the invention is to provide a device for carrying out the method.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 12.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt zunächst ein Feinbohren der betreffenden Bohrung mittels eines Werkzeugs mit definierter Schneide oder eines Reibwerkzeugs und das Einbringen von Schmierhaltestrukturen in die Umfangswandung der Bohrung. Erfindungsgemäß erfolgt dann eine Feinstbearbeitung zur weiteren Minimierung der Rauheit nach dem Einbringen der Schmiermittelhaltestrukturen, vorzugsweise derart, dass diese zumindest mündungsseitig etwas verengt werden. According to the method according to the invention, the borehole is first of all bored by means of a tool with a defined cutting edge or a friction tool and the introduction of lubricant retaining structures into the circumferential wall of the bore. According to the invention, then a superfine machining to further minimize the roughness after the introduction of the lubricant retaining structures, preferably such that they are at least slightly narrowed at least mouth side.
Durch diese Vorgehensweise werden sehr schmale, jedoch relative tiefe This approach becomes very narrow but relatively deep
Schmiermittelhaltestrukturen ausgebildet, die ein vergleichsweise großes Schmiermittelreservoir ausbilden, auf der anderen Seite jedoch nicht die Gesamtrauigkeit der Oberfläche wesentlich heraufsetzen. Das Werkzeug mit definierter Schneide kann an einem Feinbohrkopf gehalten sein. Formed lubricant holding structures that form a comparatively large lubricant reservoir, on the other hand, but not significantly increase the overall roughness of the surface. The tool with a defined cutting edge can be held on a fine boring head.
Die Feinstbearbeitung wird vorzugsweise durch Umformen mittels eines entlang der Umfangswandung bewegten Glättkörpers oder durch einen Rollierprozess (Walzen) durchgeführt. The superfinishing is preferably carried out by forming by means of a smoothing body moved along the circumferential wall or by a rolling process (rolling).
Alternativ kann die Feinstbearbeitung auch durch eine Reibbearbeitung, Honen oder dergleichen erfolgen. Alternatively, the superfinishing can also be done by friction machining, honing or the like.
Die Ausbildung der Schmiermittelhaltestrukturen erfolgt bei der erfindungsge- mäßen Lösung vorzugsweise auch mittels des mit einer definierten Schneide ausgeführten Werkzeugs, das vorzugsweise an einem Feinbohrkopf gehalten ist und somit eine Doppelfunktion hat: zunächst erfolgt das ein- oder mehrstufige Feinbohren und im Anschluss daran mit dem gleichen Werkzeug das Ausbilden (im Folgenden„Ritzen" genannt) der Schmiermittelhaltestrukturen. Alternativ können die Schmiermittelstrukturen auch durch Reiben ausgebildet werden. In the solution according to the invention, the lubricant retaining structures are preferably also formed by means of the tool, which is preferably held on a fine boring head and thus has a double function: first, the single or multi-stage fine boring and subsequently the same Tool forming (hereafter "scoring" called) the lubricant holding structures. Alternatively, the lubricant structures may also be formed by rubbing.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das Fein- bohren durch eine Hauptschneide des Werkzeugs und das Ritzen durch eine Nebenschneide des Werkzeugs durchgeführt wird. In one embodiment of the invention it is provided that the fine boring is performed by a main cutting edge of the tool and the scribing by a secondary cutting edge of the tool.
Das heißt, bei einer derartigen Variante erfolgt das Feinbohren durch Vorschub des Feinbohrkopfs in einer Richtung (Einfahren) und das Ritzen durch Rückzug des Feinbohrkopfes in der Gegenrichtung, wobei einmal die Hauptschneide und das andere Mal die Nebenschneide in Eingriff gelangt. That is, in such a variant, the fine boring is carried out by advancing the Feinbohrkopfs in one direction (retraction) and the scratches by retreating the Feinbohrkopfes in the opposite direction, once the main cutting edge and the other times the secondary cutting edge engages.
Bei einer alternativen Lösung erfolgt das Feinbohren zweistufig mit einem Vorfein- bohren mittels der Hauptschneide und einem Rückfeinbohren durch Rückzug des Fein- bohrkopfs mittels der Nebenschneide. Für das Ritzen kann dann eine eigene Riefenschneide am Feinbohrkopf vorgesehen sein. In an alternative solution, fine boring is carried out in two stages with pre-fine drilling by means of the main cutting edge and back-boring by retraction of the fine boring head by means of the secondary cutting edge. For the scratches can then be provided on the fine boring head own Riefenschneide.
Prinzipiell kann das Ausbilden der Schmiermittelhaltestruktur auch während des Rückzugs durch mehrmaliges Anhalten (Stottern) des Werkzeugs durchgeführt werden, so dass dann während eines„Stopps" eine umlaufende Rille ausgebildet wird. In principle, the formation of the lubricant holding structure can also be carried out during the retraction by stopping the tool several times (stuttering) so that a circumferential groove is then formed during a "stop".
Gemäß einer weiteren Alternative kann während des Rückzugs der Vorschub des Werkzeugs (Feinbohrwerkzeug, Reibwerkzeug) erhöht werden, so dass eine spiralförmige Rille ausgebildet wird. According to a further alternative, during the retraction, the feed of the tool (fine boring tool, reaming tool) can be increased, so that a spiral groove is formed.
Prinzipiell ist es auch möglich, eine Kreuzstruktur auszubilden, wobei beispielsweise beim Rückzug die in einer Richtung angestellten Rillen und bei einem erneuten Einfahren die quer dazu laufenden Rillen ausgebildet werden. Bei einem mit einer definierten/bestimmten Schneide ausgebildeten Werkzeug zum Feinbohren und Ausbilden der Schmiermittelhaltestruktur kann die Schneidengeometrie so ausgelegt sein, dass eine Hauptschneide einen Radius hat, der größer oder gleich ist als/wie der Radius einer Nebenschneide. Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Radien der Hauptschneide und der Nebenschneide im Bereich von etwa 4:1 und 1 :1 . Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Hauptschneide etwa das Doppelte wie der Durchmesser der Nebenschneide. In principle, it is also possible to form a cross-shaped structure, wherein, for example, during retraction, the grooves set in one direction are formed and, when the retraction is repeated, the grooves running transversely thereto are formed. In a tool with a defined / determined cutting edge for fine boring and forming the lubricant holding structure, the cutting geometry can be designed so that a main cutting edge has a radius that is greater than or equal to the radius of a secondary cutting edge. Preferably, the ratio of the radii of the main cutting edge and the minor cutting edge is in the range of about 4: 1 and 1: 1. In a preferred embodiment, the diameter of the main cutting edge is about twice as large as the diameter of the minor cutting edge.
Der Schneidenradius kann dabei im Bereich zwischen 0,1 mm und 0,5 mm liegen. Bevorzugt ist der Radius einer Hauptschneide von etwa 0,4 mm und der Radius einer Nebenschneide von etwa 0,2 mm. The cutting radius can be in the range between 0.1 mm and 0.5 mm. Preferably, the radius of a major cutting edge of about 0.4 mm and the radius of a minor cutting edge of about 0.2 mm.
Der Übergang zwischen dem Radius der Hauptschneide und dem Radius der Nebenschneide kann tangential ausgebildet sein. Prinzipiell ist es auch möglich, diesen Übergang durch Versetzen der Mittelpunkte der Radien auszubilden. Ein besonderer Vorteil der Ausführungen, bei denen die Feinbearbeitung und dieThe transition between the radius of the main cutting edge and the radius of the secondary cutting edge can be formed tangentially. In principle, it is also possible to form this transition by displacing the centers of the radii. A particular advantage of the versions, in which the fine machining and the
Ausbildung der Schmiermittelhaltestrukturen über eine Hauptschneide und eine Nebenschneide eines Werkzeugs erfolgen liegt darin, dass bei einer Durchmesserkompensation aufgrund eines Verschleißes (Verschleißkompensation) der Relativabstand der Radien zueinander konstant bleibt, so dass die Steuerung der Oberflächenparameter ge- genüber Varianten mit getrennten Schneiden/Werkzeugen zum Feinbearbeiten und zum Ausbilden der Schmiermittelhaltestrukturen deutlich vereinfacht ist. Wie im Folgenden noch erläutert, erfolgt diese Verschleißkompensation aufgrund der über die Post- prozessmesseinrichtung erhaltenen Messungen. Prinzipiell ist es auch möglich, die Schneiden (Hauptschneide oder Nebenschneide) optisch zu vermessen. Eine derartige direkte Messeinrichtung hat beispielsweise einen Laserstrahl zum Vermessen der Schneiden. Forming the lubricant holding structures via a main cutting edge and a secondary cutting edge of a tool is that with a diameter compensation due to wear (wear compensation), the relative distance of the radii to each other remains constant, so that the control of the surface parameters compared to variants with separate cutting / fine finishing tools and is significantly simplified for forming the lubricant holding structures. As will be explained below, this wear compensation takes place on the basis of the measurements obtained via the post-process measuring device. In principle, it is also possible to optically measure the cutting edges (main cutting edge or secondary cutting edge). Such a direct measuring device has, for example, a laser beam for measuring the cutting edges.
Die Verschleißkompensation kann dynamisch mit einer Aussteuerbewegung des Werkzeugs, beispielsweise über einen Membrankopf oder aber auch über Maschinen- achsen erfolgen. Bei letztgenannter Lösung ist der Feinbohrkopf beispielsweise entlang zweier NC-Achsen verstellbar. Zur weiteren Verbesserung der Schmiermittelhaltefähigkeit können zusätzlich nach dem Feinstbearbeiten/Glätten Rillen oder Dimples ausgebildet werden. Diese Bearbeitung kann beispielsweise durch einen Laser, vorzugsweise einen Pico-Laser, erfolgen. The wear compensation can be done dynamically with a control movement of the tool, for example via a membrane head or else via machine axes. In the latter solution, the fine boring head is adjustable, for example, along two NC axes. To further improve the lubricant holding ability, grooves or dimples may additionally be formed after the micromachining / smoothing. This processing can be done for example by a laser, preferably a pico-laser.
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, wenn der Mittenrauwert Ra nach der According to the invention, it is preferred if the average roughness R a after the
Feinstbearbeitung zwischen 0,1 und 0,5 μιτι liegt. Feinstbearbeitung between 0.1 and 0.5 μιτι lies.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist mit einer Maschinen- Steuerung ausgeführt, die dazu ausgelegt ist, ein Feinbohrwerkzeug oder ein Reibwerkzeug zum Feinbohren und zum Ausbilden der Schmiermittelhaltestrukturen anzusteuern. The device for carrying out the method is embodied with a machine control which is designed to control a fine boring tool or a reaming tool for fine boring and for forming the lubricant holding structures.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuerung auch zum Ansteuern eines Rollier- oder Glättwerkzeugs ausgelegt ist, mit dem die Feinstbearbeitung / das Glätten der Bohrung erfolgt. It is particularly preferred if the control is also designed to control a roller burnishing or smoothing tool, with which the finest machining / smoothing of the bore takes place.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist vorzugsweise eine Invers- maschine, wie sie in der WO 2013/038007 A2 der Anmelderin beschrieben ist. Diese Inversmaschine kann vorzugsweise mit einer Post-Prozess-Messstation ausgeführt sein, in der die bearbeiteten Werkstücke vermessen werden und dann innerhalb des Fertigungsprozesses entsprechend die Bearbeitungsschritte, insbesondere die Kompensation eines Schneidenverschleißes gesteuert werden. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch Wahl derThe device for carrying out the method is preferably an inverse machine, as described in the applicant's WO 2013/038007 A2. This inverse machine can preferably be designed with a post-process measuring station, in which the machined workpieces are measured and then controlled within the manufacturing process according to the processing steps, in particular the compensation of a cutting wear. An advantage of the solution according to the invention is that by choosing the
Feinstbearbeitungsparameter, beispielsweise durch Erhöhen des hydrostatischen Druckes beim Rollieren oder durch Variation der Vorschübe beim Feinbearbeiten und beim Ausbilden der Schmiermittelhaltestrukturen die wesentlichen Oberflächenparameter, wie beispielsweise die Kenngrößen Rpk, Rk und Rvk und die Welligkeit Wt etc. gesteuert werden können. Feinstbearbeitungsparameter, for example, by increasing the hydrostatic pressure during rolling or by varying the feed rates during finishing and forming the lubricant holding structures, the essential surface parameters, such as the parameters Rpk, Rk and Rvk and the waviness Wt etc. can be controlled.
Dem entsprechend kann durch die Steuerung der Parameter der Traganteil der bearbeiteten Oberfläche in Abhängigkeit von der jeweiligen Aufgabenstellung beein- flusst werden. Die Tiefe und der Abstand der geritzten Riefen/Rillen bestimmt dabei das Ölhaltevolumen. Accordingly, the control of the parameters can influence the carrying portion of the machined surface as a function of the respective task. be flown. The depth and the distance of the scored grooves / grooves determines the oil holding volume.
Durch die Verwendung einer Postprozessmesseinrichtung können bei Verwen- dung eines Werkzeugs mit definierten Hauptschneide und definierter Nebenschneide beide Schneiden gemeinsam verschleißkompensiert werden. Die Messeinrichtung kann dabei so ausgelegt sein, dass sie eine Durchmessermessung, eine Vermessung in zumindest zwei Ebenen (beispielsweise Radialebene, Axialebene) und eine Vermessung der Oberflächenqualität/Rauigkeit ermöglicht. Bei der Durchmesser-Vermessung und/oder der Vermessung von zwei Ebenen wird vorzugsweise eine Vielzahl von Messpunkten erfasst, um die exakten Geometriedaten der Bohrung sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung zu erhalten. Die Erfassung der Rauheit (Oberflächenqualität) kann beispielsweise berührungslos, über einen Taster (Taktil) oder dergleichen erfolgen. By using a post-process measuring device, when using a tool with a defined main cutting edge and a defined secondary cutting edge, both cutting edges can be wear-compensated together. The measuring device can be designed so that it allows a diameter measurement, a measurement in at least two levels (for example, radial plane, axial plane) and a measurement of the surface quality / roughness. In the diameter measurement and / or the measurement of two levels, a plurality of measurement points is preferably detected in order to obtain the exact geometry data of the bore both in the radial direction and in the axial direction. The detection of the roughness (surface quality), for example, contactless, via a button (tactile) or the like.
Wie erwähnt können zum Feinbohren und Ritzen sowohl ein Werkzeug mit definierten Schneiden oder ein Reibwerkzeug oder ein sonstiges geeignetes Werkzeug verwendet werden, wobei dieses Werkzeug jeweils zum Feinbearbeiten und zum Ritzen verwendet kann. As mentioned, for fine boring and scribing, both a tool with defined cutting edges or a reaming tool or other suitable tool may be used, which tool may be used for fine machining and scoring respectively.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Konzep- tes; Figure 1 is a schematic diagram for explaining the concept according to the invention;
Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Rauigkeit;  Figure 2 is a diagram for explaining the roughness;
Figur 3 eine erste Variante des Grundkonzepts gemäß Figur 1 ;  FIG. 3 shows a first variant of the basic concept according to FIG. 1;
Figur 4 ein Messprotokoll eines nach dem Verfahren gemäß Figur 3 bearbeiteten Werkstücks;  FIG. 4 shows a measurement protocol of a workpiece processed according to the method according to FIG. 3;
Figur 5 eine weitere Variante des Verfahrens gemäß Figur 1 ;  FIG. 5 shows a further variant of the method according to FIG. 1;
Figur 6 Messprotokolle von nach dem Verfahren gemäß Figur 5 bearbeiteten Werkstücken; Figur 7 ein Messprotokoll einer nach dem Feinbearbeiten/Ritzen durchgeführten Messung; FIG. 6 shows measurement records of workpieces processed by the method according to FIG. 5; FIG. 7 shows a measurement protocol of a measurement carried out after the finishing / scratching;
Figur 8 ein Messprotokoll einer nach dem Rollieren durchgeführten Messung; Figur 9 eine Prinzipdarstellung eines Schneidenaufbaus eines Feinbohrwerk- zeugs;  FIG. 8 shows a measurement protocol of a measurement carried out after rolling; FIG. 9 is a schematic diagram of a cutting structure of a precision boring tool;
Figur 10 eine Prinzipdarstellung einer Schmiermittelhaltestruktur mit Dimples; Figur 1 1 eine Inversmaschine zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens und  Figure 10 is a schematic diagram of a lubricant holding structure with dimples; Figure 1 1 an inverse machine for carrying out the method described above and
die Figuren 12 und 13 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Ver- fahrens mit Post-Prozess-Messung.  Figures 12 and 13 embodiments of a method according to the invention with post-process measurement.
Figur 1 a zeigt das Grundkonzept des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dabei verwendeten Werkzeuge/Werkzeug köpfe. Im Prinzip geht es darum, an einer Um- fangsfläche 2 einer Bohrung, beispielsweise einer Lagerbohrung oder einer Führungs- bohrung eines Werkstücks eine Schmiermittelhaltestruktur 4 auszubilden, die zur Aufnahme eines Schmiermittels, beispielsweise Öl, dient. FIG. 1a shows the basic concept of the method according to the invention and the tools / tool heads used in the process. In principle, it is a matter of forming a lubricant holding structure 4 on a peripheral surface 2 of a bore, for example a bearing bore or a guide bore of a workpiece, which serves to receive a lubricant, for example oil.
Diese Struktur kann, wie in Figur 1 b dargestellt, rillenförmig, das heißt durch eine oder mehrere Umfangsnuten, oder aber als spiralförmige Struktur oder mit sich kreu- zenden spiral- oder gewindeförmigen Strukturen (Kreuzstruktur) ausgebildet werden. As shown in FIG. 1 b, this structure may be formed in a groove shape, that is to say by one or more circumferential grooves, or as a spiral-shaped structure or with intersecting spiral or thread-shaped structures (cross structure).
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zunächst ein Feinbohren des Werkstücks mittels eines in Figur 1 c oben dargestellten radial verstellbaren Feinbohrkopfs 6. Dieser kann beispielsweise als Membran- köpf ausgebildet sein, wie er in der AT 404 001 B, der DE 10 2014 107 461 .0 oder der WO 2013/01 1027 A1 offenbart ist. Derartige Feinbohrköpfe sind als Membrankippkopf ausgebildet, bei dem eine Werkzeugaufnahme an einem Membrankopf 10 kippbar gelagert ist. Dieser ist unmittelbar oder mittelbar mit einem Kulissenstein verbunden, der in einer Gabel mit schräg zur Achse angeordneten Führungsflächen geführt ist. Die Gabel kann mittels einer Stelleinrichtung, beispielsweise eines Planzugs 12, in Axialrichtung verstellt werden, so dass entsprechend die Werkzeugaufnahme um den Kipppunkt des Membrankopfs 10 gekippt wird, um eine Radialverstellung zu bewirken. Ein Werkzeughalter ist in der Darstellung gemäß Figur 1 c mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Die Feinstbearbeitung, auch Glätten genannt, erfolgt über ein in Figur 1 c unten dargestelltes Wälz- oder ein Rollierwerkzeug 14, wie es in der According to a first embodiment of the method according to the invention, a fine boring of the workpiece initially takes place by means of a radially adjustable fine boring head 6 shown in FIG. 1 c above. This can be designed, for example, as a membrane head, as described in AT 404 001 B, DE 10 2014 107 461.0 or WO 2013/01 1027 A1. Such fine boring heads are designed as diaphragm dipping head, in which a tool holder is mounted tiltably on a diaphragm head 10. This is directly or indirectly connected to a sliding block, which is guided in a fork with obliquely arranged to the axis guide surfaces. The fork can be adjusted by means of an adjusting device, such as a Planzugs 12, in the axial direction, so that accordingly the tool holder is tilted about the tilting point of the diaphragm head 10 to effect a radial adjustment. A tool holder is provided in the illustration according to Figure 1 c with the reference numeral 8. The superfinishing, also called smoothing, via a rolling in Figure 1 c shown below or a rolling tool 14, as shown in the
WO 2012/107582 A1 offenbart ist. WO 2012/107582 A1 is disclosed.
Anstelle des Rollier- oder Wälzwerkzeugs kann auch ein Glättwerkzeug mit stillstehendem Diamantglättkörper verwendet werden, wie es beispielsweise in der Instead of rolling or rolling tool and a smoothing tool can be used with a stationary Diamantglättkörper, as for example in the
DE 10 2007 017 800 A1 gezeigt ist. Alternativ kann auch ein Reiben mittels eines Reibwerkzeugs zur Feinstbearbeitung verwendet werden. DE 10 2007 017 800 A1 is shown. Alternatively, a rubbing by means of a reaming tool for superfinishing can be used.
Bei einem Rollier- oder Wälzwerkzeug ist ein oder mehrere Wälzkörper 18 gemäß der Darstellung in Figur 1 d hydrostatisch gelagert, wobei die Umformkraft im Wesentlichen durch den Druck p des Fluids bestimmt ist, über das der Wälzkörper 18 in Anlage an die Umfangsfläche 2 des Werkstücks gepresst wird. In the case of a rolling or rolling tool, one or more rolling bodies 18 are hydrostatically supported, as shown in FIG. 1d, wherein the forming force is essentially determined by the pressure p of the fluid through which the rolling elements 18 are pressed against the peripheral surface 2 of the workpiece becomes.
Mit„Konzept A" und„Konzept B" sind in Figur 1 e zwei unterschiedliche Werkzeuge bzw. Verfahren gekennzeichnet. Beim Konzept A wird ein Feinbohrwerkzeug verwendet, das einerseits eine Feinbohr-Hauptschneide 20 und eine Feinbohr-Neben- schneide 22 hat. Um 180° versetzt dazu ist eine Riefenschneide 24 vorgesehen. Bei diesem Konzept erfolgt ein Vorfeinbohren durch Einfahren des Werkzeugs mittels der Hauptschneide 20. Beim Rückzug des Werkzeugs erfolgt dann ein Rückfeinbohren mittels der Nebenschneide 22. Bei einem weiteren Einfahren des Werkzeugs wird dann mittels der in Wirkeingriff gebrachten Riefenschneide 24 die Schmiermittelhaltestruktur ausgebildet. With "Concept A" and "Concept B", two different tools or methods are identified in FIG. 1 e. In concept A, a fine boring tool is used, which on the one hand has a fine boring main cutting edge 20 and a fine boring minor cutting edge 22. Offset by 180 ° to a Riefenschneide 24 is provided. In this concept, a pre-boring by retraction of the tool by means of the main cutting edge 20. When retraction of the tool is then a Rückfeinbohren by means of the secondary cutting edge 22. Upon further retraction of the tool is then formed by means brought into operative engagement scoring cutting edge 24, the lubricant holding structure.
Beim Konzept B ist die Riefenschneide nicht vorgesehen - das Ritzen erfolgt dabei durch die Nebenschneide 24. Dementsprechend erfolgt beim Feinbohren ein Vorschub (Einfahren), bei dem die Hauptschneide 20 in Eingriff ist. Beim Zurückfahren (Rückzug) des Werkzeugs erfolgt über die Nebenschneide 22 das Ritzen, wobei in Ab- hängigkeit vom Vorschub während der Zurückbewegung (Rückzug) die Spiralform ausgebildet wird. Für eine Kreuzstruktur müsste ein nochmaliger Ritzschritt in Gegenrichtung erfolgen. Zur Ausbildung von umlaufenden Rillen kann auch während des Rückzugs der Vorschub periodisch gestoppt werden (Vorschub gleich Null oder in etwa gleich Null), so dass während dieses„Stopps" die Riefe ausgebildet wird. Im Übergang zur nächsten Riefe wird der Vorschub wieder erhöht und dann beim Erreichen der nächsten Riefenposition angehalten. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis die gewünschte Schmiermittelhaltestruktur ausgebildet ist. Bei den anderen Alternativen (Ausbildung einer Spiralform) bestimmt der Vorschub die Geometrie der Spirale. In the concept B, the scoring blade is not provided - the scoring takes place through the secondary cutting edge 24. Accordingly, a feed (retraction) takes place during fine boring, in which the main cutting edge 20 is engaged. When retracting (retreating) the tool, the scoring takes place via the secondary cutting edge 22, wherein the spiral shape is formed as a function of the feed during the return movement (retraction). For a cross structure, a further scratching step would have to take place in the opposite direction. For the formation of circumferential grooves, the feed can be stopped periodically during the retraction (feed equal to zero or approximately zero (zero)) so that the score is formed during this "stop." In the transition to the next score, the feed rate is increased again and then stopped when the next score position is reached, this process repeats until the desired lubricant holding structure is formed Alternatives (forming a spiral shape) determines the feed the geometry of the spiral.
Weitere Einzelheiten werden im Folgenden erläutert. Further details are explained below.
In Figur 2 sind einige wichtige Oberflächenkenngrößen dargestellt. Dement- sprechend hat ein Rauigkeitsprofil eines Werkstückes unter anderem die Kennparameter Rpk, Rk und Rvk (Pdc), Ra, Rz, Wt. FIG. 2 shows some important surface characteristics. Correspondingly, a roughness profile of a workpiece has, inter alia, the characteristic parameters Rpk, Rk and Rvk (Pdc), Ra, Rz, Wt.
Der Parameter Rpk steht dabei für den Traganteil oder die Plateaurauigkeit. Der Parameter Rk kennzeichnet die Kernrautiefe. Ra steht für den arithmetischen Mitten- rauwert. Die Rautiefe wird mit Rz bezeichnet. Das Ölhaltevolumen der Schmiermittelhaltestruktur ist durch den Kennwert Rvk (Pdc) bestimmt und der Kennwert Wt steht für die Welligkeit der Struktur. The parameter Rpk stands for the bearing component or the plateau inaccuracy. The parameter Rk indicates the kernel depth. Ra stands for the arithmetic mean. The roughness depth is designated by Rz. The oil holding volume of the lubricant holding structure is determined by the characteristic value Rvk (Pdc), and the characteristic value Wt stands for the waviness of the structure.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es angestrebt, die Rautiefe Ra, Rzmöglichst klein zu halten und dabei den Traganteil möglichst hoch zu halten By the method according to the invention, it is desirable to keep the surface roughness Ra, R as small as possible and to keep the carrying portion as high as possible
(Plateaurauigkeit (reduzierte Spitzenhöhe Rpk und Kernrautiefe Rk) gering) und dabei die Breite b der Ölhaltestruktur, das heißt der Riefe, möglichst schmal auszugestalten, so dass die Schmierung der Gleitpaarung optimiert ist. Die Welligkeit Wt und das Ölhaltevolumen Rvk werden dann in Abhängigkeit von der jeweiligen einzustellenden Tri- bologie gesteuert (parametriert), wobei diese Parameter insbesondere durch die Wahl der Vorschübe beim Ausbilden der Schmiermittelhalte-struktur beeinflussbar sind.  (Plateaurauigkeit (reduced peak height Rpk and Kernrautiefe Rk) low) and thereby the width b of the oil retaining structure, that is the groove, as narrow as possible to design, so that the lubrication of the sliding pair is optimized. The waviness Wt and the oil holding volume Rvk are then controlled (parameterized) as a function of the respective tri-bit to be set, wherein these parameters can be influenced, in particular, by the selection of the feed rates during the formation of the lubricant holding structure.
Anhand der Figuren 3 und 4 wird ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß dem Konzept B des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vor- richtung erläutert, durch die eine oder mehrere Rillen, der Schmiermittelhaltestruktur ausgebildet werden. Gemäß Figur 3a ist dabei das zur Bearbeitung verwendete Werkzeug - ein Feinbohrwerkzeug - mit der Hauptschneide 20 und der Nebenschneide 22 ausgebildet. Dieses Werkzeug kann an dem Feinbohrkopf 6 gemäß Figur 1 gehalten werden. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt, wie bereits erläutert, das Feinbohren der A first exemplary embodiment according to the concept B of the method according to the invention and a device according to the invention will be explained with reference to FIGS. 3 and 4, by which one or more grooves of the lubricant-holding structure are formed. According to FIG. 3 a, the tool used for machining - a fine boring tool - is formed with the main cutting edge 20 and the secondary cutting edge 22. This tool can be held on the fine boring head 6 according to FIG. In a first method step, as already explained, the fine boring of
Bohrung, wobei der Vorschub mittels der Hauptschneide (Einfahren) in der Darstellung gemäß Figur 3 nach links (siehe Pfeil oben) erfolgt. Hole, wherein the feed by means of the main cutting edge (retraction) in the illustration of Figure 3 to the left (see arrow above) takes place.
In einem anschließenden Arbeitsgang erfolgt dann ein Rückfeinbohren in Rückzugsrichtung, bei dem die Nebenschneide in Eingriff kommt - das Feinbohren erfolgt somit zweistufig. Die Zustellung der Nebenschneide ist dabei deutlich geringer als beim Vorfeinbohren (Vorschub in Pfeilrichtung) ausgeführt. In a subsequent operation, then a Rückfeinbohren in the withdrawal direction, in which the secondary cutting edge comes into engagement - the fine boring is thus two stages. The delivery of the secondary cutting edge is significantly less than pre-drilling (feed in the direction of the arrow).
Bei diesem Konzept B werden die Umfangsrillen dadurch ausgebildet, dass entweder beim Vorfeinbohren oder vorzugsweise beim Rückfeinbohren der Vorschub an- gehalten wird, so dass die jeweilige Schneide im gleichen Umfangsbereich in Eingriff kommt und dementsprechend die Rille ausgebildet wird. Die Anzahl der Rillen kann dann durch die Anzahl der Vorschubstopps variiert werden. In this concept B, the circumferential grooves are formed by stopping the feed either during pre-drilling or preferably during back-boring, so that the respective cutting edge engages in the same peripheral area and accordingly the groove is formed. The number of grooves can then be varied by the number of feed stops.
Prinzipiell könnte auch auf das Rückfeinbohren verzichtet werden, so dass bei der Rückbewegung nur geritzt wird. In principle, could also be dispensed with the Rückfeinbohren, so that is scratched during the return movement only.
Im folgenden Arbeitsgang erfolgt dann die Feinstbearbeitung, beispielsweise das Rollieren mittels des Wälzwerkzeugs 14. Es stellt sich dann eine Struktur bestehend aus einer Vielzahl von Umfangsrillen ein, wie sie in Figur 4 dargestellt sind. Diese zeigt auch ein Messprotokoll einer Messstation, mit der das feinbearbeitete Werkstück nach dem Glätten vermessen wurde. In Figur 4 oben eingetragen sind die Parameter Ra, Wt, Pdc und Rz. In der Mitte ist das Ergebnis der eigentlichen Vermessung dargestellt. Man erkennt deutlich die sich ergebende Wellenstruktur mit den zueinander beabstandeten geritzten Rillen und dem dazwischen liegenden Bereichen mit geringer Rauigkeit, durch die ein maximaler Traganteil der tribologischen Fläche gewährleistet ist. In Figur 4 unten eingetragen ist die Abbott-Kurve, aus der die Materialanteile und die oben genannten Kennwerte durch Einzeichnen einer Ausgleichsgerade ermittelbar sind. Die Auswertung der Parameter mittels einer derartigen Abbott-Kurve ist bekannt und beispielsweise in der Norm DIN EN ISO 13565-1 und -2 definiert, so dass weitere Erläuterungen unter Verweis auf diese Erläuterungen entbehrlich sind. In the following operation then takes the superfinishing, for example, the rolling by means of the rolling tool 14. It then turns a structure consisting of a plurality of circumferential grooves, as shown in Figure 4. This also shows a measurement protocol of a measuring station with which the finely machined workpiece was measured after smoothing. The parameters Ra, Wt, Pdc and Rz are entered in FIG. 4 at the top. In the middle the result of the actual measurement is shown. It can be seen clearly the resulting wave structure with the spaced apart scored grooves and the intermediate areas with low roughness, through which a maximum support proportion of the tribological surface is ensured. The figure below shows the Abbott curve from which the material proportions and the abovementioned characteristic values can be determined by drawing in a compensation straight line. The evaluation of the parameters by means of such an Abbott curve is known and defined for example in the standard DIN EN ISO 13565-1 and -2, so that further explanations are dispensable with reference to these explanations.
Die sich bei dem vorbeschriebenen Verfahren ergebende Rillenstruktur ist in Figur 4 links schematisch dargestellt. The groove structure resulting in the above-described method is shown schematically on the left in FIG.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahrenskonzept können praktisch alle vorgegebenen Rauheits- und Toleranzanforderungen vollinhaltlich erfüllt werden. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist jedoch, dass die Bearbeitungszeit durch die Vorschubstopps etwas verlängert wird. With this method according to the invention, virtually all predetermined roughness and tolerance requirements can be fully satisfied. The disadvantage of this approach, however, is that the processing time is slightly extended by the feed stops.
Dieser Nachteil wird beim Verfahren gemäß Figur 5 beseitigt. This disadvantage is eliminated in the method according to FIG.
Diese Abbildung zeigt ein Messprotokoll das sich ebenfalls bei der Bearbeitung eines Werkstücks nach dem Konzept B ergibt. Bei diesem Konzept erfolgt das Fein- bohren zunächst über die Hauptschneide 20 des Werkzeugs. Das Ritzen erfolgt dann bei der Rückbewegung ohne Stopp des Werkzeugs über die Nebenschneide 22. Es ergibt sich eine spiralförmige Struktur, wie sie in Figur 5 unten rechts eingezeichnet ist. Die sich ergebende Riefenstruktur entspricht in etwa derjenigen aus Figur 4, wobei allerdings die Bearbeitungszeit geringer ist. This figure shows a measurement protocol that also results in the machining of a workpiece according to concept B. In this concept, fine boring is first carried out via the main cutting edge 20 of the tool. The scoring then takes place during the return movement without stopping the tool on the secondary cutting edge 22. It results in a spiral-shaped structure, as shown in Figure 5 bottom right. The resulting score structure is similar to that of Figure 4, but with less processing time.
Figur 6 zeigt drei Messprotokolle, wobei das mittige Messprotokoll etwa demjenigen in Figur 5 entspricht, dabei wird der hydrostatisch beaufschlagte Wälzkörper 18 des Wälz- /Rollierwerkzeugs 14 mit einem hydrostatischen Druck von etwa 70 bar beaufschlagt. Das linke Messprotokoll ergibt sich bei einer Feinstbearbeitung, bei der ein vergleichs- weise geringer hydrostatischer Druck (50 bar) eingestellt ist. FIG. 6 shows three measurement protocols, the central measurement protocol corresponding approximately to that in FIG. 5, in which case the hydrostatically loaded rolling element 18 of the rolling / rolling tool 14 is subjected to a hydrostatic pressure of approximately 70 bar. The left-hand measurement protocol results from a microfinishing process in which a comparatively low hydrostatic pressure (50 bar) is set.
Figur 6 rechts zeigt ein Messprotokoll eines Versuchs, bei dem bei einem vergleichsweise hohen hydrostatischen Glättdruck von 70 bar die Vorschubgeschwindig- keit des Rollierens von 0,09 mm/U (Messprotokoll in der Mitte von Figur 6) auf 0,05 mm/U verringert ist. FIG. 6 right shows a measurement protocol of an experiment in which, with a comparatively high hydrostatic smoothing pressure of 70 bar, the feed rate Rolling of 0.09 mm / U (measuring log in the middle of Figure 6) is reduced to 0.05 mm / U.
Anhand dieser drei Messprotokolle erkennt man, dass bei dem geringen Rollier- /Glättdruck (50 bar) die Breite b der Rillen größer ist als bei den beiden anderen Messprotokollen. Entsprechend verhält es sich bei den für die Rauigkeit maßgeblichen Parametern Ra, Wt, Pdc und Rz. Die Rauigkeiten der Versuche gemäß dem mittleren und rechten Messprotokoll unterscheiden sich nur geringfügig. Wie eingangs erläutert, ist bei einem Feinbohrkopf 8 gemäß dem Konzept A amBased on these three measurement protocols, it can be seen that, given the low rolling / smoothing pressure (50 bar), the width b of the grooves is greater than in the two other measurement protocols. The same applies to the roughness parameters Ra, Wt, Pdc and Rz. The roughness of the tests according to the middle and right measurement protocol differ only slightly. As explained above, is in a fine boring head 8 according to the concept A on
Werkzeughalter 8 zusätzlich noch eine Riefenschneide 24 angeordnet. Bei Verwendung eines derartigen Werkzeuges wird zunächst in einem Vorfeinbohrschritt mittels der Hauptschneide 20 ein Vorfeinbohren durchgeführt. Mit der Nebenschneide 22 wird dann beim Rückfeinbohren die eigentliche Feinbearbeitung durchgeführt. Durch Ver- schwenken der Werkzeugaufnahme um beispielsweise 180° wird dann bei einem weiteren Vorschub in Pfeilrichtung (Einfahren) (siehe Figur 3) die spiralförmige Riefenstruktur ausgebildet. Um eine Kreuzstruktur auszubilden muss dann nochmals die Riefenschneide in Rückzugrichtung in Eingriff gebracht werden. Die sich nach dem Feinbohren und Ritzen bzw. dem Feinstbearbeiten einstellendeTool holder 8 additionally arranged a Riefenschneide 24. When using such a tool, a pre-drilling is first performed in a Vorfeinbohrschritt by means of the main cutting edge 20. With the secondary cutting edge 22, the actual fine machining is then carried out during back-boring. By pivoting the tool holder by, for example, 180 °, the spiral-shaped groove structure is then formed during a further advance in the direction of the arrow (retraction) (see FIG. 3). In order to form a cross structure, the scoring blade then has to be brought into engagement again in the retraction direction. The adjusting after the fine drilling and scribing or the finest machining
Oberflächenstruktur sei nochmals anhand der Diagramme in den Figuren 7 und 8 erläutert, die im Grundaufbau denjenigen aus Figur 6 entsprechen. Surface structure is explained again with reference to the diagrams in Figures 7 and 8, which correspond to those of Figure 6 in the basic structure.
Figur 7 zeigt dabei ein Messprotokoll, das die Oberflächenstruktur nach dem Fein- bohren und Ritzen wiedergibt. Dargestellt ist wiederum die Abbott-Kurve aus der sich der Materialanteil einer bestimmten Schnittlinie im Profil ergibt. Aus dem in der Mitte dargestellten Messprotokoll ergeben sich des Weiteren die kennzeichnenden Parameter Ra, Wt, Pdc (Rvk) und Rz. Man sieht im Messprotokoll, dass die Tiefe und die Breite b der Rillen und damit das Ölhaltvolumen Pdc relativ groß sind. Groß sind des Weiteren auch die Rauheiten Ra, Rz. FIG. 7 shows a measurement protocol which reproduces the surface structure after fine boring and scribing. Shown again is the Abbott curve from which results in the material content of a particular section line in the profile. Furthermore, the characteristic parameters Ra, Wt, Pdc (Rvk) and Rz result from the measurement protocol shown in the middle. It can be seen in the measurement protocol that the depth and the width b of the grooves and thus the oil-holding volume Pdc are relatively large. Furthermore, the roughnesses Ra, Rz are also great.
Die Rauheit wird nach dem Rollieren gemäß dem in Figur 8 dargestellten Messprotokoll ganz deutlich verringert. Dies ergibt sich auf den ersten Blick aus den Kenn- werten Ra, Rz und der Abbott-Kurve. Deutlich sichtbar ist auch, dass sich die Breite b und auch die Tiefe der Rillen und somit deren Ölhaltefähigkeit Pdc verringert hat. Die Welligkeit bleibt in etwa gleich. Die Ölhaltefähigkeit kann erfindungsgemäß durch die Wahl der Vorschübe und der Schneidengeometrie sowie die Parameter des Rollierpro- zesses (beispielsweise des hydrostatischen Glättdrucks p) an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden (projektierbar). The roughness is significantly reduced after the rolling according to the measurement protocol shown in Figure 8. This arises at first glance from the characteristics of values Ra, Rz and the Abbott curve. It is also clearly visible that the width b and also the depth of the grooves and thus their oil retention capacity Pdc has decreased. The ripple remains roughly the same. According to the invention, the oil retention capacity can be adapted to the respective requirements by the selection of the feed rates and the cutting geometry as well as the parameters of the rolling process (for example the hydrostatic smoothing pressure p) (configurable).
Figur 9 zeigt eine Prinzipskizze des Schneidenaufbaus eines beim Feinbohren verwendeten Werkzeugs mit geometrischer Schneide. Dieses Werkzeug hat die vorbe- schriebene Hauptschneide 20 und die Nebenschneide 22. Wie eingangs erläutert, hat die Hauptschneide 20 einen größeren Durchmesser R1 als die Nebenschneide 22 (R2). Der Übergang zwischen den beiden Schneiden/Radien ist bei dem in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch ausgebildet, dass der Mittelpunkt der Nebenschneide 22 gegenüber demjenigen der Hauptschneide nach Außen (zur Schneide hin) versetzt ist, so dass die beiden Schneiden ineinander laufen. Prinzipiell kann der Übergang auch durch Anlegen einer Tangente oder dergleichen ausgestaltet werden. Wie erläutert, ist beim Einfahren die Hauptschneide 20 mit dem großen Durchmesser R1 in Wirkeingriff. Beim Rückzug erfolgt die Bearbeitung dann über die mit vergleichsweise kleinem Radius R2 ausgeführte Nebenschneide 22. Dabei ist allerdings gegenüber der Bearbeitung mittels der Hauptschneide 20 eine wesentlich geringere Zustellung im Mikrobereich sicherzustellen, falls die Nebenschneide zur Feinbearbeitung verwendet wird. Wie erwähnt, kann über die Nebenschneide jedoch auch durch Erhöhung des Vorschubs die Schmiermittelhaltestruktur ausgebildet werden, so dass sich die in Figur 7 dargestellte Struktur ergibt. Alternativ kann durch Stottern (Anhalten des Vorschubs) eine Vielzahl von Umfangsrillen geritzt werden. FIG. 9 shows a schematic diagram of the cutting structure of a tool with a geometrical cutting edge used in precision boring. This tool has the above-described main cutting edge 20 and the secondary cutting edge 22. As explained above, the main cutting edge 20 has a larger diameter R1 than the secondary cutting edge 22 (R2). The transition between the two cutting edges / radii is formed in the embodiment shown in Figure 9 in that the center of the minor cutting edge 22 is offset from the main cutting edge to the outside (towards the cutting edge), so that the two cutting edges run into each other. In principle, the transition can also be configured by applying a tangent or the like. As explained, the main cutting edge 20 with the large diameter R1 is in operative engagement during retraction. When retreating, the machining then takes place via the secondary cutting edge 22, which has a comparatively small radius R2. However, compared to machining by means of the main cutting edge 20, a considerably lower infeed in the micro region must be ensured if the secondary cutting edge is used for fine machining. As mentioned, however, the lubricant holding structure can also be formed via the secondary cutting edge by increasing the feed, so that the structure shown in FIG. 7 results. Alternatively, by stuttering (stopping the feed), a plurality of circumferential grooves are scored.
Durch diese geometrische Ausgestaltung der Schneiden 20, 22 können bei der Bearbeitung in verschiedenen Vorschubrichtungen unterschiedliche Oberflächen erzeugt werden. Aufgrund der Überlagerung der Oberflächen kann eine Oberflächen- struktur erzeugt werden, die sehr viele, genau definierte Riefen im Mikrobereich aufweist. Eine solche Anzahl an definierten Riefen ist bei herkömmlicher Verfahrensweise mit eigener Schneide für die Riefenausbildung nur bei einem sehr kleinen definierten Schneidenradius und entsprechend geringem Vorschub möglich. Ein solch geringer Schneidenradius könnte jedoch die auftretenden Schnittkräfte bei der Bearbeitung eines Stahlwerkzeuges nicht aufnehmen, so dass die Gefahr eines Materialversagens besteht. Diese Gefahr besteht bei der erfindungsgemäßen Schneidenausgestaltung mit Überlappung der Schneidengeometrie nicht. As a result of this geometric design of the cutting edges 20, 22, different surfaces can be produced during machining in different directions of advance. Due to the superimposition of the surfaces, a surface structure can be produced which has a large number of precisely defined grooves in the micro range. Such a number of defined grooves is possible in the conventional procedure with its own cutting edge for the groove formation only with a very small defined cutting radius and correspondingly low feed. However, such a small cutting radius could not absorb the cutting forces occurring when machining a steel tool, so that there is a risk of material failure. This risk does not exist in the cutting edge design according to the invention with overlap of the cutting edge geometry.
Wie eingangs erläutert, kann zur weiteren Erhöhung der Schmiermittelhaltefähigkeit eine Struktur, beispielsweise eine Dimplestruktur ausgebildet werden, wie sie beispielhaft in Figur 10 angedeutet ist. Derartige Dimples 30 können beispielsweise mittels eines Lasers, beispielsweise eines Pico-Lasers ausgebildet werden. Die Ausbildung derartiger Dimples 30 per se ist bekannt - im Zusammenwirken mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Ölhaltestruktur jedoch ohne Vorbild. As explained at the outset, a structure, for example a dimple structure, such as is indicated by way of example in FIG. 10, can be formed to further increase the lubricant retention capability. Such dimples 30 can be formed, for example, by means of a laser, for example a pico-laser. The formation of such dimples 30 per se is known - in cooperation with the inventively designed oil retaining structure, however, without a model.
Figur 1 1 zeigt zwei Ansichten einer Inversmaschine, mit der das erfindungsgemäße Verfahren realisierbar ist. Bei einer derartigen Inversmaschine werden auf einem Werkzeugträger eine Vielzahl von Werkstücken gespannt und über X-, Y-, Z- und ggf. mehrere rotative Achsen zu den Werkstücken geführt, die in entsprechender Anzahl an einem Fach eines Maschinenrahmens gelagert sind. Figure 1 1 shows two views of an inverse machine with which the inventive method can be realized. In such an inverse machine, a plurality of workpieces are clamped on a tool carrier and guided over X, Y, Z and possibly several rotary axes to the workpieces, which are mounted in a corresponding number on a compartment of a machine frame.
Beim konkreten Ausführungsbeispiel sind in der oberen Reihe die Wälzwerkzeuge 14, in der mittleren Reihe die Feinbohrköpfe 6 und unten eine Einheit zum Zentrieren und Messen angeordnet. Das heißt, bei dieser Inverseinheit ist eine Messeinrichtung 26 (Post-Prozess-Messeinrichtung) in die Maschine integriert. Anstelle der Post-Prozess- Messeinrichtung kann auch eine direkte Messeinrichtung zur optischen Vermessung der Schneide (n) verwendet werden. Bekannt sind Lösungen, bei der diese optische Vermessung mittels eines Laserstrahls erfolgt. Bei der Post-Prozess-Messeinrichtung kann nur der Durchmesser vermessen werden. Die Messgenauigkeit ist allerdings höher, wenn der Durchmesser anhand mehrerer Messstellen erfasst wird, so dass beispielsweise Ovalitäten oder dergleichen erkennbar sind. Eine noch höhere Messgenauigkeit erhält man, wenn ein Messdorn verwendet wird, der sowohl in Radialrichtung (Durchmesser) als auch in Axialrichtung eine Vielzahl von beispielsweise induktiven Messstellen aufweist, so dass die Geometrie der Bohrung sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung erfassbar ist. Mit einem derartigen Messdorn lassen sich dann beispielsweise auch Abweichungen der Zylinderbohrung von der idealen Zylinderform, wie beispielsweise eine Trompetenform, erfassen. In the concrete embodiment, the rolling tools 14 are arranged in the upper row, the fine boring heads 6 in the middle row, and a centering and measuring unit at the bottom. That is, in this Inverseinheit a measuring device 26 (post-process measuring device) is integrated into the machine. Instead of the post-process measuring device can also be a direct measuring device for optical measurement of the cutting edge (s) are used. Solutions are known in which this optical measurement is carried out by means of a laser beam. In the post-process measuring device, only the diameter can be measured. However, the measurement accuracy is higher when the diameter is detected on the basis of several measuring points, so that, for example, ovalities or the like can be recognized. An even higher measurement accuracy is obtained when a measuring mandrel is used, which has a plurality of, for example, inductive measuring points both in the radial direction (diameter) and in the axial direction, so that the geometry of the bore can be detected both in the radial direction and in the axial direction. For example, deviations of the cylinder bore from the ideal cylinder shape, such as a trumpet shape, can also be detected with such a measuring mandrel.
Eine derartige Inversmaschine mit integrierter Post-Prozess-Messung oder direkter Schneidenvermessung erlaubt ein Verfahren, wie es in den Figuren 12 und 13 dargestellt ist. Oben rechts angedeutet, sind die beiden Hauptverfahrensschritte Feinbohren/Ritzen und Glätten (hier Rollieren). Nach dem Rollieren wird über die Post-Pro- zess-Messeinrichtung 26 das Werkstück vermessen und in Abhängigkeit von der Auswertung dieser Messung und dem Vergleich mit Soll-Werten gegebenenfalls ein Korrekturwert ermittelt. In Abhängigkeit von diesem Korrekturwert (Verschleißkompensation) wird dann gegebenenfalls die Radialverstellung des Feinbohrkopfs 6 oder genauer gesagt die Kompensation der Schneide durchgeführt. Die Verstellung der Schneide kann beispielsweise durch Ansteuerung des Feinbohrkopfs (Membrankippkopf, Piezo- Feinbohrkopf) oder durch Verstellen der Schneiden mittels der eingangs genannten Maschinenachsen erfolgen. Bevorzugt ist es jedoch, diese Schneidenkompensation über geeignete radial verstellbare Feinbohrköpfe durchzuführen. Such an inverse machine with integrated post-process measurement or direct cutting measurement allows a method as shown in FIGS. 12 and 13. Indicated on the top right, the two main steps are fine boring / scribing and smoothing (here rolling). After being rolled, the workpiece is measured via the post-process measuring device 26 and, depending on the evaluation of this measurement and the comparison with setpoint values, a correction value is optionally determined. Depending on this correction value (wear compensation), the radial adjustment of the fine boring head 6 or, more precisely, the compensation of the cutting edge is then optionally carried out. The adjustment of the cutting edge can be done for example by controlling the Feinbohrkopfs (Diaphragm Nipple, Piezo fine boring head) or by adjusting the cutting by means of the aforementioned machine axes. However, it is preferable to carry out this cutting compensation via suitable radially adjustable fine boring heads.
Wie vorstehend anhand Figur 9 erläutert, kann durch die Ausbildung des Werkzeugs mit überlagerten Haupt- und Nebenschneiden 20, 22 die Verschleißkompensation gegenüber Lösungen mit getrennten Schneiden deutlich vereinfacht werden, da aufgrund des gleichbleibenden Relativabstands der Radien R1 , R2 der Schneiden die Durchmesserkompensation für beide Schneiden gleichzeitig mit höchster Präzision erfolgt. As explained above with reference to FIG. 9, the design of the tool with superimposed main and secondary cutting edges 20, 22 makes it possible to significantly simplify the wear compensation compared to solutions with separate cutting edges, since the blades compensate the diameter for both cutting edges due to the constant relative spacing of the radii R1, R2 simultaneously with highest precision.
Diese Vorgehensweise wendet sich ab von herkömmlichen Verfahren, bei denen eine Vermessung nach dem Feinbohren und nach der Feinstbearbeitung erfolgt.Die Messstation 26 kann auch außerhalb der Inversmaschine angeordnet sein. Beim Verfahrensschema gemäß Figur 13 ist zusätzlich zur Post-Prozess-Mess- station 26 noch eine optische Prüfung auf einem SPC-Platz 28 vorgesehen. This procedure deviates from conventional methods in which a measurement is made after the fine boring and after the superfinishing. The measuring station 26 can also be arranged outside the inverse machine. In the process scheme according to FIG. 13, in addition to the post-process measuring station 26, an optical check on an SPC slot 28 is also provided.
Durch das erfindungsgemäße Glätten nach der Ausbildung der Olhaltestrukturen wird vorzugsweise auch die Breite b der Rillen der Olhaltestrukturen verringert, so dass die in Figur 1 dargestellten Soll-Parameter noch besser eingehalten werden. As a result of the smoothing according to the invention after the formation of the oil retaining structures, the width b of the grooves of the oil retaining structures is preferably also reduced so that the desired parameters shown in FIG. 1 are even better maintained.
Die einfachste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens (Konzept B) kann mit einem vergleichsweise einfach aufgebauten Feinbohrkopf ausgeführt werden. Für eine Vorgehensweise, bei der ein Vorfeinbohren und ein Rückfeinbohren mit der gleichen Schneidengeometrie durchgeführt wird, sollte ein hochwertigerer Feinbohrkopf, wie beispielsweise der eingangs erläuterte Feinbohrkopf der Anmelderin Verwendung finden. Das gleiche gilt für Verfahrensvarianten, bei der das Ritzen über eine eigene Schneide erfolgt. The simplest variant of the method according to the invention (concept B) can be carried out with a comparatively simple fine boring head. For a procedure in which a pre-drilling and a back-boring with the same cutting geometry is performed, a higher-quality fine boring head, such as the Applicant's fine boring head explained in the introduction, should be used. The same applies to process variants in which the scoring is done on its own cutting edge.
Besonders hochwertige Ergebnisse lassen sich mit einem Piezo-Feinbohrkopf erzielen, wie er in der WO 2013/01 1 072 A1 offenbart ist. Ein derartiger Piezofeinbohrkopf ermöglicht ein variables Feinbohren, wobei die Bohrungsgeometrie durch radiusvariable und/oder axialvariable Ansteuerung ovalförmig, kleeblattförmig bzw. trompetenförmig ausgebildet werden kann. Das Ritzen kann dann mit einem derartigen Kopf ebenfalls konturgetreu durchgeführt werden. Particularly high-quality results can be achieved with a piezo fine boring head, as disclosed in WO 2013/01 1 072 A1. Such Piezofeinbohrkopf allows variable precision drilling, the bore geometry can be formed by radius variable and / or axialvariable control oval-shaped, cloverleaf-shaped or trumpet-shaped. The scribing can then also be carried out contour-true with such a head.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet sich besonders bei tribologisch stark beanspruchten Teilen, wie beispielsweise Pleueln oder Kurbelgehäusen (Zylinder- bohrungen) an. The method according to the invention is particularly suitable for parts subjected to high tribological stress, such as connecting rods or crankcases (cylinder bores).
Mit den erfindungsgemäßen Konzepten lassen sich auch höchste Anforderungen an die Oberflächenstruktur realisieren. So kann es beispielsweise bei einem Pleuel erforderlich sein, dass in Pleuelstangenrichtung die Lagerbohrung mit einer Rauigkeit Rz von weniger als 1 ,2 μιτι und in den restlichen drei Richtungen mit einer größeren Rauigkeit Rz ausgeführt werden muss, die beispielsweise das 1 ,5fache der Rauheit in With the concepts according to the invention, even the highest demands on the surface structure can be realized. Thus, it may be necessary, for example in a connecting rod, that in the connecting rod direction the bearing bore with a roughness Rz of less than 1, 2 μιτι and in the remaining three directions with a greater roughness Rz must be performed, for example, 1, 5 times the roughness in
Stangenrichtung beträgt. Diese Anforderungen können beispielsweise folgendermaßen erreicht (projektiert) werden: man vergrößert den Ritzabstand/Ritzvorschub und erhält dann einen kleineren Rz-Wert und gleichzeitig auch ein kleineres Ölhaltevolumen (Pdc) bzw. Rvk; b) man setzt spezielle Schneiden ein, wobei z. B. die Hauptschneide einen Radius R1 von 0,4mm und die Nebenschneide einen Radius R2 von beispielsweise 0,2 mm hat - dadurch entstehen vergleichsweise tiefe Rillen (Ritze), deren Breite b vergleichsweise gering ist; c) alternativ kann durch entsprechende Parametrierung beim Rollieren, beispielsweise durch Wahl des hydrostatischen Drucks die Breite der Rille (Ritze) verringert werden. Rod direction is. These requirements can, for example, be achieved (projected) as follows: increase the scribe pitch / scribe feed and then obtain a smaller Rz value and at the same time a smaller oil holding volume (Pdc) or Rvk; b) one uses special cutting, wherein z. B. the main cutting edge has a radius R1 of 0.4 mm and the secondary cutting edge has a radius R2 of, for example, 0.2 mm - this results in comparatively deep grooves (scratches) whose width b is comparatively small; c) Alternatively, by appropriate parameterization during rolling, for example by selecting the hydrostatic pressure, the width of the groove (crack) can be reduced.
Selbstverständlich können zur gewünschten Projektierung die oben genannten Maßnahmen auch parallel vorgesehen sein, um die gewünschte Ölhaltefähigkeit und Rauheit einzustellen. Of course, for the desired configuration, the above measures can also be provided in parallel to set the desired oil retention and roughness.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand der Feinbearbeitung mittels eines Feinbohrwerkzeugs erläutert. Wie eingangs erwähnt, kann die Feinbearbeitung jedoch auch mit einer Reibahle bzw. einem Reibwerkzeug oder einem sonstigen geeigneten Werkzeug erfolgen. Dabei erfolgt die Feinbearbeitung beim Einfahren und während eines Rückzugs mit vergleichsweise schnellem Vorschub werden dann die Riefen (Schmiermittelhaltestruktur) ausgebildet. Im Anschluss daran erfolgt - wie oben beschrieben - das Feinstbearbeiten mittels eines Glättwerkzeugs oder eines Rollierwerkzeugs. The invention has been explained above with reference to the fine machining by means of a precision boring tool. However, as mentioned above, the fine machining can also be done with a reamer or a reaming tool or other suitable tool. In this case, the fine machining during retraction and during a retreat with a comparatively fast feed then the grooves (lubricant holding structure) are formed. Subsequently, as described above, the microfinishing is carried out by means of a smoothing tool or a roller burnishing tool.
Offenbart ist ein Verfahren, bei dem eine Lage- oder Führungsbohrung feingebohrt und dann strukturiert wird. Im Anschluss an das Strukturieren zur Ausbildung von Schmiermittelhaltebereichen erfolgt dann eine Feinstbearbeitung durch Glätten oder Rollieren. Bezuqszeichen: Disclosed is a method in which a locating or guide bore is drilled and then patterned. Subsequent to the structuring for the formation of lubricant holding areas then a superfinishing by smoothing or rolling takes place. REFERENCE CHARACTERS:
2 Umfangsfläche2 peripheral surface
4 Ölhaltestruktur4 oil retention structure
6 Feinbohrkopf6 fine boring head
8 Werkzeughalter8 tool holder
10 Membran köpf10 membrane head
12 Planzug 12 Planzug
14 Wälzwerkzeug 14 rolling tool
18 Wälzkörper18 rolling elements
20 Hauptschneide20 main cutting edge
22 Nebenschneide22 secondary cutting edge
24 Riefenschneide24 scoring edge
26 Messstation26 measuring station
28 SPC-Platz28 SPC seats
30 Dimple 30 Dimple

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zum Bearbeiten von Lager- oder Führungsausnehmungen oder sonstigen Bohrungen mit den Schritten: 1 . Method for machining bearing or guide recesses or other holes with the steps:
Feinbearbeiten, vorzugsweise Feinbohren oder Reiben der Ausnehmung, Verringerung der Oberflächenrauigkeit durch einen Feinstbearbeitungsschritt und Einbringen von Schmiermittelhaltestrukturen in die Bohrungsumfangswandung, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstbearbeitung nach dem Einbringen der Schmiermittelhaltestrukturen erfolgt, so dass vorzugsweise die Schmiermittelhaltestrukturen durch die Bearbeitung zumindest mündungsseitig verengt werden.  Finishing, preferably fine boring or rubbing the recess, reducing the surface roughness by a Feinstbearbeitungsschritt and introducing lubricant retaining structures in the bore peripheral wall, characterized in that the superfinishing is carried out after the introduction of the lubricant holding structures, so that preferably the lubricant holding structures are narrowed by machining at least mouth side.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1 , wobei die Feinstbearbeitung durch Glätten mittels eines Glättkörpers oder durch einen Rollierprozess/Walzprozess erfolgt. 2. The method according to claim 1, wherein the superfinishing is carried out by smoothing means of a smoothing or by a Rollierprozess / rolling process.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei das Einbringen der3. The method according to claim 1 or 2, wherein the introduction of the
Schmiermittelhaltestrukturen (Ritzen) mittels eines Feinbohrwerkzeuges (6) oder eines Reibwerkzeuges oder durch einen Laser erfolgt. Lubricant holding structures (scratches) by means of a fine boring tool (6) or a reaming tool or by a laser.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2 oder 3, wobei das Feinbohren mittels einer Hauptschneide (20) des Werkzeugs und das Ausbilden der Schmiermittelhaltestrukturen mittels einer Nebenschneide (22) des Werkzeugs durchgeführt wird. 4. The method of claim 1 or 2 or 3, wherein the fine boring by means of a main cutting edge (20) of the tool and the formation of the lubricant holding structures by means of a secondary cutting edge (22) of the tool is performed.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei das Feinbohren zweistufig mit einem Vorfeinbohren mittels einer Hauptschneide (20) eines Werkzeuges und einem Rückfeinbohren mittels einer Nebenschneide (22) des Werkzeuges und das Ausbilden der Schmiermittelhaltestrukturen mittels einer Riefenschneide (24) erfolgt. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the fine boring is carried out in two stages with a pre-drilling by means of a main cutting edge (20) of a tool and a back-boring by means of a secondary cutting edge (22) of the tool and forming the lubricant holding structures by means of a Riefenschneide (24).
6. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei das Feinbohren beim Einfahren durch eine Hauptschneide (20) und ein Rückfeinbohren in Rückzug- richtung mittels einer Nebenschneide (22) erfolgt, wobei die Schmiermittelhaltestruktur beim Rückzug durch Anhalten des Vorschubs ausgebildet wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the fine boring during retraction by a main cutting edge (20) and a return boring in the return direction by means of a secondary cutting edge (22), wherein the lubricant retaining structure is formed during retraction by stopping the feed.
7. Verfahren nach Patentanspruch 3 oder einem der auf Patentanspruch 3 bezogenen Ansprüche, wobei die Feinbearbeitung mittels eines Reibwerkzeugs in Einfahrrichtung und die Ausbildung der Schmiermittelhaltestruktur bei einem Rückzug des Reibwerkzeugs mit schnellerem Vorschub erfolgt. 7. The method according to claim 3 or one of the claims related to claim 3, wherein the fine machining is carried out by means of a reaming tool in the retraction and the formation of the lubricant holding structure at a retraction of the reaming tool with faster feed.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, mit einem Schritt zum Einbringen von Schmiermittelhilfsstrukturen, wie Rillen oder Dimples. 8. The method according to any one of the preceding claims, with a step for introducing lubricant auxiliary structures, such as grooves or dimples.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine Schneidengeometrie eines Feinbohrwerkzeugs eine Hauptschneide (20) mit einem Radius R1 hat, der größer oder gleich ist wie ein Radius R2 einer Nebenschneide (22). 9. The method according to any one of the preceding claims, wherein a cutting geometry of a fine boring tool has a main cutting edge (20) with a radius R1 which is greater than or equal to a radius R2 of a secondary cutting edge (22).
10. Verfahren nach Patentanspruch 9, wobei das Verhältnis der Radien der Schneiden R1/R2 etwa 1 :1 bis 4:1 vorzugsweise etwa 2:1 beträgt. The method of claim 9, wherein the ratio of the radii of the blades R1 / R2 is about 1: 1 to 4: 1, preferably about 2: 1.
1 1 . Verfahren nach Patentanspruch 9 oder 10, wobei ein Übergang zwischen dem Radius R1 der Hauptschneide (20) und dem Radius R2 der Nebenschneide (22) tangential oder mit versetzten Mittelpunkten der Schneidenradien ausgebildet ist. 1 1. A method according to claim 9 or 10, wherein a transition between the radius R1 of the main cutting edge (20) and the radius R2 of the minor cutting edge (22) is formed tangentially or with offset centers of the cutting radii.
12. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, deren Steuerung ausgelegt ist, einen Feinbohrkopf (6) oder ein Reibwerkzeug zum Feinbohren und zum Ausbilden der Schmiermittelhaltestrukturen anzusteuern. 12. Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, whose control is designed to control a fine boring head (6) or a reaming tool for fine boring and for forming the lubricant holding structures.
13. Einrichtung nach Patentanspruch 12, wobei die Steuerung zum Ansteuern eines Rollier- oder Glättwerkzeuges ausgelegt ist. 13. Device according to claim 12, wherein the controller is designed to control a roller burnishing or smoothing tool.
14. Einrichtung nach Patentanspruch 12 oder 13, wobei die Einrichtung eine Inversmaschine ist. 14. Device according to claim 12 or 13, wherein the device is an inverse machine.
15. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 12, 13 oder 14, mit einer Post-Prozess-Messstation oder einer direkten Messeinrichtung zum, vorzugsweise optischen, Vermessen einer Werkzeugschneide. 15. Device according to one of the claims 12, 13 or 14, with a post-process measuring station or a direct measuring device for, preferably optical, measuring a tool cutting edge.
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