EP3820646B1 - Honverfahren und bearbeitungsmaschine zum konturhonen - Google Patents

Honverfahren und bearbeitungsmaschine zum konturhonen Download PDF

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EP3820646B1
EP3820646B1 EP19735261.0A EP19735261A EP3820646B1 EP 3820646 B1 EP3820646 B1 EP 3820646B1 EP 19735261 A EP19735261 A EP 19735261A EP 3820646 B1 EP3820646 B1 EP 3820646B1
Authority
EP
European Patent Office
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honing
stroke
diameter
bore
tool
Prior art date
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Active
Application number
EP19735261.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3820646A1 (de
Inventor
Ronald Angerbauer
Joachim Weiblen
Florian KRANICHSFELD
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.)
Elgan Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
Original Assignee
Elgan Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
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 Elgan Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG filed Critical Elgan Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
Publication of EP3820646A1 publication Critical patent/EP3820646A1/de
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Publication of EP3820646B1 publication Critical patent/EP3820646B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • B24B33/025—Internal surface of conical shape
    • 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
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    • B24B33/083—Honing tools with different sets of honing stones
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    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation

Definitions

  • the invention relates to a honing method for machining the inner surface of a bore in a workpiece by means of at least one honing operation according to the preamble of claim 1, as well as a processing machine configured to carry out the honing method according to the preamble of claim 14.
  • a preferred field of application is the honing of cylinder running surfaces in the manufacture of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines.
  • cylinder running surfaces in cylinder blocks (cylinder crankcases) or cylinder liners of internal combustion engines or other reciprocating piston machines are exposed to strong tribological stress during operation.
  • Honing is a machining process with geometrically undefined cutting edges.
  • an expandable honing tool is moved back and forth within the bore to be machined to generate a stroke movement in the axial direction of the bore and simultaneously rotated to generate a rotary movement superimposed on the stroke movement.
  • cutting material bodies attached to the honing tool are fed via a feed system with a feed force and/or feed speed acting radially to the tool axis and pressed against the inner surface to be machined.
  • a cross-grinding pattern typical of honing is usually created on the inner surface with intersecting machining marks, which are also referred to as "honing grooves".
  • the friction component of the piston group can be up to 35%, so a reduction in friction in this area is desirable.
  • the shape (macroform, design) of the bore or its inner surface also plays a role.
  • the EN 10 2015 203 051 A1 describes a honing process with which a bore shape that is rotationally symmetrical with respect to a bore axis and deviates from the circular cylindrical shape with an axial contour can be produced.
  • the stroke length and/or the stroke position of the stroke movement are changed in at least one stroke change phase.
  • the position of an upper reversal point and/or the position of a lower reversal point of the stroke movement is changed in accordance with a presetting.
  • the torque transmitted to the honing tool via the spindle is controlled in such a way that the torque remains essentially constant during the stroke change phase. This makes it possible to produce bores that have an axial contour in the finished state and that have the desired contour over the entire relevant bore length with sufficient precision.
  • the DE 10 2015 209 609 A1 describes honing processes and honing tools for "conifying" rotationally symmetrical, non-cylindrical bores.
  • honing processes are described in which the stroke lengths of successive double strokes change incrementally by changing the position of the upper reversal point. In one embodiment, an incremental reduction of the stroke length is achieved while the lower reversal point remains the same. The honing process is terminated as soon as the upper reversal point reaches a predetermined end value. Similar processes are also described in the DE 10 2015 221 714 A1 described.
  • the EN 10 2016 105 717 A1 describes a method according to the preamble of claim 1 for producing a rotationally symmetrical, non-cylindrical bore with a honing tool.
  • the method comprises the steps of: honing the bore with a stroke; detecting the actual diameter of the bore during honing in an area between the reversal points of the honing stones of the honing tool; comparing the actual diameter of the bore with the specified target diameters in at least one of the reversal points; and restricting the stroke to the area or areas of the bore in which the actual diameter is smaller than the target diameter.
  • the method thus has a closed control loop which in The result should be that the different diameters over the length of the hole to be machined are recorded during machining and the stroke of the honing tool is gradually reduced according to the measured actual values of the diameter, so that only those areas of the hole are machined where the actual diameter of the hole is still smaller than the target diameter. In the area(s) of the hole where the actual diameter of the hole is the same as the target diameter specified there, no further machining of the hole takes place. This should make it possible to produce a wide variety of non-cylindrical surface lines easily, reliably and with the highest level of repeatability.
  • a further object is to provide a processing machine configured to carry out the honing method.
  • the honing process belongs to the type of honing process in which a bore shape that is rotationally symmetrical to the bore axis and has an axial contour is created using a material removal that varies in the axial direction of the bore.
  • a bore shape is a bore shape that is rotationally symmetrical to the bore axis and that deviates significantly from a circular cylinder shape.
  • a bore with an axial contour there is at least one section in which the diameter of the bore continuously increases or continuously decreases in the axial direction.
  • a typical example of a bore shape with an axial contour is a conical bore in which the diameter increases more or less linearly between a plane of the smallest diameter and a plane of the largest diameter of the section.
  • Non-linear changes in the diameter in the axial direction are also possible.
  • a bore shape with an axial contour can also have a or have several sections with a circular cylindrical shape, i.e. sections in which the nominal diameter does not vary in the axial direction.
  • the stroke length and/or the stroke position of the stroke movement are changed in at least one stroke change phase. This makes it possible for the cutting material bodies provided on the honing tool to pass through or cover some axial sections more frequently than other axial sections, so that the material removal caused by contact with the cutting material bodies is of different intensity in different axial sections, primarily or essentially due to the different number of honing overlaps.
  • an axial target contour is specified that represents the dependence of the target diameter on the axial position in the hole to be machined.
  • the axial target contour thus represents the desired hole shape or hole form after completion of the shape-changing honing operation.
  • the target contour can be specified, for example, in the form of an analytical formula (e.g. straight line equation, polynomial or curve equation) or as a field of points.
  • a stroke change curve is specified for the stroke change phase.
  • the stroke change curve determines how the stroke length and/or the stroke position of the stroke movement should change during the honing operation.
  • the specified stroke change curve should not change during the honing operation, so once it has been specified it is an unchangeable or fixed value.
  • a stroke change process can be described as a step-by-step or incremental change in stroke length and/or stroke position during the honing operation.
  • stroke increments can be specified.
  • a stroke increment represents the absolute size of a change in the axial position of a reversal point (upper reversal point or lower reversal point) of the stroke movement between one stroke and the immediately following next stroke in the same direction.
  • stroke increments can be specified for upper and/or lower reversal points.
  • stroke change curves can be specified for conical, hourglass or barrel-shaped bores.
  • the fixed course of the stroke changes can be calculated in advance based on the contour specification (target contour course).
  • the respective stroke increments are only selected to be as large as the amount of material that can be expected to be removed within a double stroke. In sections where a relatively larger amount of material removal is desired, the stroke increments will therefore generally be smaller than where less material removal is required. If, for example, the contour changes significantly at the current end of the stroke, smaller stroke changes tend to be planned; if the change is small, however, larger stroke changes are used. This can be different at the upper and lower reversal points - depending on how much the contour is changing at that point.
  • the stroke change can therefore be a fixed function of the gradient of the contour (the target contour course), in particular the gradient of the target contour at the upper or lower reversal points.
  • the stroke change curve can be specified by the operator based on experience gained in tests by entering data into the operating system. It is also possible to enter data that represents the axial target contour curve, whereby a stroke change curve suitable for producing it is then calculated in a processing unit of the processing machine. A stroke change curve can be calculated, for example, based on the slope of the target contour and the removal required for it. It is also possible to determine the stroke change curve based on a simulation.
  • a special feature of the honing process is that during the stroke change phase, i.e. during the phase in which the stroke length and/or the stroke position of the stroke movement gradually changes according to the fixed specification, a measurement of the actual diameter of the bore is carried out in order to determine a diameter measurement signal that represents the actual diameter of the bore in a measured bore section, that a target-actual comparison is also carried out between the determined actual diameter and an associated target diameter to determine a diameter deviation and that, based on this, during the stroke change phase at least one honing parameter influencing the material removal is variably controlled depending on the result of the target-actual comparison.
  • This provides a closed control loop (feedback control, closed loop control) which means that at least one honing parameter that influences the material removal is influenced as a controlled variable during the stroke change phase by the results of a diameter measurement carried out during processing, so that during the ongoing honing process, the diameter measurement automatically influences the material removal during the strokes, i.e. in particular without operator intervention.
  • the diameter measurement signal used for the control is recorded in accordance with a predefined measurement condition, e.g. in at least one predefined phase of a stroke movement or during the entire stroke movement.
  • the stroke length and stroke position are controlled in accordance with a preset setting (open loop control). The stroke length and stroke position of the stroke movement are therefore not controlled variables, but follow the fixed specification regardless of the results of the diameter measurement.
  • This procedure controls the stroke-specific material removal with a fixed stroke change.
  • the material removal that can be achieved or achieved during a stroke (which runs with a fixed stroke length and stroke position) is controlled depending on the diameter measurement.
  • the (stroke-specific) material removal is a length measurement that can be specified in micrometers ( ⁇ m), for example, and describes how much material is removed from the surface during the stroke or by how much the surface is set back on average by the stroke.
  • the material removal is usually related to the diameter.
  • a stroke-specific material removal therefore corresponds, for example, to a material removal in micrometers ( ⁇ m) per stroke.
  • the actual contour at the end of a honing operation can be systematically and evenly over the machined length, independent of variations in the workpiece properties and/or variations in the ambient conditions and/or changes in the cutting behavior of the cutting material bodies during honing, much closer to the ideally desired target contour than in the case of exclusively controlled contour honing without feedback from an in-process measuring system.
  • the process therefore systematically meets the increased accuracy requirements when contour honing rotationally symmetrical holes with an axial contour.
  • the duration of the stroke change phase does not depend so much on the Control is dependent on the same as in known controlled processes in which the stroke length and/or the stroke position serve as controlled variables, i.e. in which the stroke is controlled.
  • a cycle time-optimized honing operation can be better integrated into more complex process chains, and the efficiency of the process chain can thus be increased.
  • the honing parameter that influences the material removal and is to be used as a controlled variable is selected from a specific honing parameter group.
  • the honing parameter group has exactly four "members”, namely the stroke speed of the honing tool's stroke movement, the speed of the honing tool's rotary movement, the feed speed of an expansion of a cutting group of the honing tool and the feed force when a cutting group of the honing tool is expanded.
  • the first two honing parameters mentioned, namely the stroke speed and the speed primarily influence the cutting speed that determines the material removal and the local intervention time, i.e. on a surface element of the inner surface of the bore to be machined.
  • the feed speed and the feed force primarily influence the cutting pressure that is effective for the material removal or the specific contact pressure of the cutting bodies (e.g. honing stones).
  • the honing parameter group therefore only contains honing parameters that specify the relevant intervention variables for the material removal.
  • the stroke length and stroke position do not affect these intervention variables, but are geometric parameters that determine in which area of the bore inner surface an intervention between the cutting material body and the bore inner surface should/can take place during a stroke.
  • the stroke speed is controlled or allow changes to the stroke speed only or the stroke speed and at least one other honing parameter from the honing parameter group. This can be done in particular in such a way that when the stroke speed changes, the stroke speed is reduced if the actual diameter is smaller than the target diameter and increased if the actual diameter is larger than the target diameter.
  • the stroke speed as an intervention variable to be regulated has the advantage, among other things, that with typical relationships between stroke speed and rotational speed in honing operations, when the stroke speed changes, there are only minor changes in the cutting speed and the specific contact pressure.
  • the speed is to be used as a honing parameter to be controlled (either alone or in combination with at least one second honing parameter), then when the speed is changed, the speed is preferably reduced if the actual diameter is larger than the target diameter and increased if the actual diameter is smaller than the target diameter. This is particularly useful for processes in which a significant proportion of the material removal is achieved by rotating the honing tool and a comparatively smaller contribution is made by the axial stroke movement. Controlling the speed is cycle time-neutral, so it does not have any effect in terms of changing the cycle time.
  • the control is preferably carried out in such a way that when the feed speed changes, the feed speed is increased if the actual diameter is smaller than the target diameter and reduced if the actual diameter is larger than the target diameter. Controlling the feed speed is cycle time-neutral, so it does not have an effect in the sense of changing the cycle time.
  • the feed force is used as a honing parameter to be controlled (either alone or in combination with at least one other honing parameter from the honing parameter group), then when the feed force is changed, the feed force is generally increased if the actual diameter is smaller than the target diameter and reduced if the actual diameter is larger than the target diameter. Controlling the feed force is cycle time-neutral, so it does not have any effect in the sense of changing the cycle time.
  • control can be carried out in such a way that only one of the honing parameters of the honing parameter group, for example only the speed, is controlled depending on the diameter measurement if all other honing parameters follow a specification.
  • This procedure can be used, for example, in structurally uniform bore environments, such as when machining cylinder bores that do not have any pronounced local weak points, e.g. caused by a lack of or varying degree of connection to the environment.
  • At least a second honing parameter of the honing parameter group is changed synchronously in such a way that a change in the torque transmitted to the honing tool via the spindle caused by the change in one of the honing parameters is at least partially compensated.
  • the control intervention can, for example, be carried out in such a way that the torque remains essentially constant or is subject to only minor changes during the stroke change phase.
  • a torque is considered to be "essentially constant" in particular if a deviation of the torque averaged over a stroke from a torque target value is less than 15%, in particular less than 10% or less than 5%.
  • a control intervention is explained here that leads to an increase in the feed rate compared to the previous feed rate.
  • it can be useful to simultaneously increase the speed compared to the previous speed in order to increase the material removal rate acting on the workpiece, i.e. the amount of material removed per unit of time. If the feed rate is increased, this can lead to less deformation being caused on the machined workpiece than in the case of a non-compensated increase in the feed rate, which can lead to increased cutting pressure and thus to increased pressure on the workpiece or the inner surface or wall of the bore.
  • control is programmed in such a way that a control intervention by changing one of the honing parameters of the honing parameter group only occurs when the diameter deviation exceeds a predeterminable finite limit value, i.e. a permissible control deviation.
  • a predeterminable finite limit value i.e. a permissible control deviation.
  • the workpieces to be machined are relatively complex, so that the mechanical stability of the immediate vicinity of the bore inner surface to be machined varies, e.g. in the longitudinal direction of the bore.
  • the bore wall can be relatively thin in the area of a water jacket and thicker outside the area of the water jacket.
  • a "sub-group" can contain a single honing parameter of the honing parameter group or several, for example two or three.
  • the bore can, for example, have a relatively stable, thick-walled first bore section, which is followed by a more unstable, second bore section in the area of a thinner bore wall.
  • the honing operation can then be carried out, for example, in such a way that in the area of the first bore section the feed pressure is primarily varied, while in the second bore section the feed speed is reduced and the stroke speed is increased in order to achieve the desired stroke-specific material removal.
  • the axial selective programming can be the same for all holes or vary from hole to hole or from hole group to hole group.
  • a possible synchronous change of at least one second honing parameter can be limited to certain axial regions, e.g. to counteract unstable areas of a cylinder bore. If, for example, there is a missing cylinder connection or a thinner bore wall at a certain bore depth, the feed speed can be reduced in this area while simultaneously reducing the stroke speed. After this area is exceeded, only the stroke speed or feed speed can be regulated. This allows particularly gentle honing in critical areas. This would also be possible with connecting rod windows, for example.
  • particularly precise control can be achieved by calculating an individual setting or change of a value of at least one honing parameter of the honing parameter group for each double stroke.
  • it can be recalculated for the following double stroke whether a change in a control value for a honing parameter should be made and, if necessary, how the change should be implemented (increase or decrease in the current control value).
  • a honing tool is used that has an annular cutting group with several radially adjustable cutting material bodies distributed around the circumference of the tool body, wherein the annular cutting group is relatively short in the axial direction
  • honing tools can be used that are in the WO 2014/146919 A1 or the EN 10 2015 203 051 A1
  • the disclosure content of these documents with regard to possible designs of the honing tool is incorporated into the present description. Preferred embodiments of suitable honing tools and advantages for this type of honing operation are described in detail below.
  • the axial length of the cutting material bodies should preferably be less than 50%, in particular between 10% and 30% of the effective outside diameter of the cutting group.
  • the axial length of the cutting material bodies can, for example, be in the range from 5 mm to 90 mm, in particular in the range from 10 mm to 50 mm. If the axial length of the cutting material bodies is related to the bore length, it can be advantageous if the axial length is less than 35% of the bore length, so that the cutting material bodies can produce an axial contour with high accuracy.
  • At least one measuring sensor of a diameter measuring system is preferably attached to the honing tool.
  • measuring nozzles of a pneumatic diameter measuring system can be attached to the honing tool.
  • the measuring sensors are preferably attached in the axial area of the cutting material bodies, for example approximately halfway up the axial length of the cutting group. This enables precise diameter measurement in the immediate vicinity of the location of the current material removal, which means that very precise current diameters (actual diameter values) are available for controlling the honing process, which can be assigned very precisely to the associated axial position.
  • the honing tool can be equipped with a single expansion or with a double expansion (ie with two independently adjustable subgroups of cutting material bodies within a ring-shaped cutting group).
  • the honing tool can be provided with non-cutting guide strips to guide the honing tool in the bore.
  • the guide strips can be permanently mounted on the tool body or can be adjusted separately from the cutting material bodies (see e.g. EN 10 2014 212 941 A1 ).
  • the invention also relates to a processing machine configured to carry out the honing process.
  • This can be a specialised honing machine or another machine tool that offers the functionalities required here, e.g. Machining center.
  • the processing machine has a control device which is designed to process diameter measurement signals of the diameter measuring system and to control a lifting drive and/or a rotary drive of the spindle and/or a feed drive depending on the diameter measurement signals.
  • a honing machine 100 can be used as a processing machine in the context of various embodiments of methods according to the invention for machining inner surfaces of bores in workpieces.
  • the honing machine can be operated in such a way that, on the one hand, one or more conventional honing operations can be carried out on the workpiece.
  • the honing machine is also set up to carry out honing processes according to embodiments of the invention on the same workpiece.
  • a workpiece holding device 104 is mounted on a workpiece carrier (not shown in detail) of the honing machine, which supports a workpiece 200 clamped thereon.
  • the workpiece is an engine block (cylinder crankcase) of a multi-cylinder internal combustion engine.
  • the bores are also referred to as cylinder bores, even if their bore shape deviates significantly from the shape of an ideal circular cylinder.
  • a bore shape with an axial contour that is rotationally symmetrical with respect to a bore axis 212 and deviates from the circular cylinder shape is created by means of honing.
  • axial contour here means in particular that the bore has different diameters in different axial positions.
  • the cylinder running surfaces formed by the inner surfaces 214 of the cylinder bores are subjected to a quality-determined final machining using the honing machine, whereby both the macro shape of the cylinder running surfaces (i.e. the macroscopic shape of the bore) and their surface topography are created by suitable honing operations.
  • the target shape of the bore is rotationally symmetrical with respect to its bore axis 212 and extends over a bore length L from a bore inlet 214 facing the cylinder head in the installed state to the bore outlet 216 at the opposite end.
  • the bore In the fully honed state, the bore should have a substantially conical or frustoconical shape.
  • Fig.1 shows the bore in an intermediate phase of the honing process, in which an upper section OA is already conically honed, but the lower section UA still has the circular cylindrical initial shape that existed at the beginning of the stroke change phase.
  • the target contour 215 of the bore can be seen in the lower, not yet machined section of the bore 210 with a dashed line.
  • the target diameter increases continuously linearly from the bore entry to the bore end.
  • the cone angle (angle between the bore axis and a surface line of the bore running in an axial plane) can, for example, be in the range of less than 5°, even less than 1°, possibly even 0.2° or less.
  • the difference in diameter between the first diameter D1 at the bore inlet and the second diameter D2 at the end furthest from the inlet is well outside the tolerances typical for conventional cylindrical honing, which for a cylindrical shape are in the order of a maximum of 15 ⁇ m (relative to the diameter).
  • the maximum difference in diameter can be between 20 ⁇ m and 500 ⁇ m, for example.
  • the dimensions can be optimized to ensure low blow-by, low oil consumption and low wear of the piston rings under typical engine operating conditions.
  • the honing machine 100 has several honing units.
  • Fig.1 some components of a honing unit 110 are shown schematically.
  • the honing unit comprises a headstock 120 which is attached to a support structure of the honing machine and in which the honing spindle 140, which serves as the tool spindle of the processing machine, is rotatably mounted.
  • the honing spindle can be rotated about its longitudinal axis (spindle axis) 142 using a spindle drive attached to the headstock.
  • the spindle drive has a servo motor which can be controlled with regard to its speed and the torque generated, among other things.
  • an articulated rod or another drive rod e.g. a floating head rod
  • the honing tool 150 serving as a processing tool is mechanically coupled with limited mobility, for example via a bayonet connection.
  • the honing tool can have an integrated joint to enable limited mobility relative to the articulated rod.
  • the honing tool is particularly well suited to machining rotationally symmetrical bores that have bore sections of different diameters and/or different shapes, for example bottle-shaped bores, barrel-shaped bores and/or bores that have at least one conical bore section with a continuously variable diameter in the axial direction.
  • the honing tool can also be used to machine circular cylindrical bores, i.e. rotationally symmetrical bores without an axial contour.
  • the honing tool has a tool body 152 made of a steel material, which defines a tool axis, which is also the axis of rotation of the honing tool during honing.
  • a coupling structure for coupling the honing tool to a drive rod or a work spindle of a honing machine.
  • a coupling structure in the form of a hollow shaft taper or another taper can be provided, for example.
  • a single expandable ring-shaped cutting group 155 with a large number of cutting material bodies 156 distributed around the circumference of the tool body, the axial length of which, measured in the axial direction, is several times smaller than the effective outer diameter of the cutting group 155 when the cutting material bodies are completely retracted in the radial direction.
  • the cutting material bodies are designed as cutting material strips that are narrow in the circumferential direction and whose width, measured in the circumferential direction, is small compared to the axial length of the cutting material strips.
  • An aspect ratio between length and width can, for example, be in the range of 4:1 to 20:1.
  • the honing tool has only a single ring-shaped cutting group 135. This can be arranged more or less flush with the end of the tool body remote from the spindle, so that blind holes can also be machined down to the bottom of the hole if necessary.
  • the cutting group or the cutting material bodies of the cutting group can be fed radially to the tool axis using a feed system assigned to the cutting group. Since this functionality, which is typical for honing tools, is known per se, the components intended for this purpose (e.g. feed rod(s), feed cone or expansion cone, etc.) are not described in more detail here.
  • the honing tool can be equipped with a single expansion or double expansion. With a single expansion, all cutting material bodies of the cutting group are fed radially together. In the case of double expansion, the cutting group has two subgroups of cutting material bodies that can be fed separately from one another.
  • the cutting material bodies of the subgroups can, for example, have different fine or coarse grains, so that, for example, after a pre-honing operation using a first subgroup of coarser cutting material bodies, a final honing stage can be carried out with the cutting material bodies of the second subgroup without changing the tool.
  • the expandable annular cutting group 155 of the embodiment comprises several radially adjustable cutting material body carriers 158, each of which covers a circumferential angle range that is greater than the axial length of the cutting material bodies or the cutting group.
  • Six cutting material body carriers are provided, each of which covers a circumferential angle range of between 45° and 60° and is arranged evenly over the circumference of the honing tool.
  • Each of the cutting material body carriers carries two, three, four or more individual cutting material bodies 156 in the form of relatively narrow honing stones.
  • Non-cutting guide rails (not shown) etc. can be attached to the tool body between immediately adjacent cutting material body carriers.
  • the cutting material body carriers 158 are made in one piece from a steel material and are therefore essentially rigid.
  • Each cutting material body carrier has a carrier section that is relatively wide in the circumferential direction with a cylindrically curved outer side and an essentially flat inner side facing the tool body, on which a plate-shaped feed section projects inwards.
  • the feed section of the cutting material body carrier sits radially movable in a substantially rectangular recess in the tool body, so that a radial movement is possible, but tilting movements in the transverse and longitudinal directions are largely avoided.
  • the cutting material body carriers are preloaded into the inwardly retracted position by means of several rotating spiral springs so that the radial outward feed occurs against the force of these return springs.
  • the ring-shaped cutting group 155 has two independently adjustable groups of cutting material body carriers, whereby the three cutting material body carriers of one group are each circumferentially offset by 120° from each other, so that between two adjacent cutting material body carriers of one of the groups there is a cutting material body carrier of the other group.
  • Other even or uneven divisions are possible, e.g. with four cutting material body carriers in a first group and two cutting material body carriers in a second group or with four cutting material body carriers in a first group and four cutting material body carriers in a second group.
  • a lifting drive 160 of the honing machine is provided to cause vertical movements of the honing spindle parallel to the spindle axis 142.
  • the lifting drive causes, for example, the vertical movement of the honing spindle when inserting the honing tool into the Workpiece or when pulling it out of the workpiece.
  • the stroke drive is controlled in such a way that the honing tool executes an oscillating stroke movement within the bore 210 of the workpiece, i.e. a back and forth movement essentially parallel to the spindle axis.
  • the stroke movement can be characterized by different parameters.
  • the "stroke length” corresponds to the axial distance between an upper reversal point UO and a lower reversal point UU of the stroke movement (cf. Fig.3 ).
  • the upper reversal point is the reversal point that is closer to the bore inlet, the lower reversal point is the reversal point furthest from the inlet.
  • the stroke movement can also be characterized by the "stroke position”.
  • the term “stroke position” refers to the area between the upper reversal point of a stroke movement (near the bore inlet) and the lower reversal point of the stroke movement (closer to the end of the bore furthest from the inlet) in relation to a machine-fixed coordinate system.
  • Any axial displacement of at least one of the reversal points therefore changes the stroke position.
  • the stroke length is usually also changed, for example if the axial position of one of the reversal points remains unchanged and only the axial position of the other reversal point is changed.
  • the honing machine is equipped with a feed system that allows the effective diameter of the honing tool (i.e. the outside diameter of the cutting group) to be changed by feeding cutting material bodies 156 attached to the honing tool in the radial direction.
  • the feed system can therefore also be referred to as an expansion system. This expansion can be achieved, for example, by means of a servo motor - force-controlled or path-controlled. Hydraulic feed is also possible.
  • a feed system with single feed or double feed can be provided. Since such feed systems are known per se, a detailed description is omitted here.
  • the honing machine 100 is equipped with a diameter measuring system 170 for measuring the actual diameter of the bore in predeterminable measuring planes or measuring zones during honing (in-process measurement).
  • measuring sensors of the diameter measuring system are attached to the honing tool 150.
  • the diameter measuring system is designed as a pneumatic diameter measuring system (air measuring system).
  • the honing tool has a measuring nozzle 172-1, 172-2 of the diameter measuring system at two diametrically opposite positions between adjacent cutting material bodies. Due to the arrangement of the measuring nozzles in the axial area of the cutting material bodies, for example at half height in the middle of the narrow zone of the ring covered with cutting material bodies, a very precise diameter measurement of the bore section being machined is possible.
  • the diameter measuring system can work according to the nozzle-baffle plate principle.
  • compressed air is blown from the measuring nozzles in the direction of the bore wall or inner surface 214.
  • the resulting dynamic pressure in the area of the measuring nozzles can serve as a measure of the distance between the measuring nozzle and the bore wall.
  • a measuring transducer connected to the measuring nozzle via a pressure line converts the (pneumatic) pressure signal into a voltage signal that can be further processed electrically, which is referred to here as the diameter measuring signal.
  • the volume flow of the compressed air can also be used for the evaluation.
  • Diameter measuring systems that work according to other principles, for example capacitive measuring systems or inductive measuring systems or measuring systems with radar sensors (see for example EN 10 2010 011 470 A1 ) can generally be used.
  • the spindle drive, the stroke drive, at least one drive of the feed system and the converter of the diameter measuring system are connected to a control device 180, which is a functional component of the machine control system and can be operated via an operating device 190.
  • a machine operator can use the operating device to set numerous process parameters required to define the honing process, including: Position of the upper reversal point and the lower reversal point of stroke movements. This allows the stroke length and stroke position to be defined. Stroke intervals and stroke increments. This allows time-variable strokes to be programmed. Speed, speed increment, minimum speed and maximum speed of a speed window. Feed speed, feed speed increment, minimum and maximum feed speed, stroke speed, stroke speed increment, minimum stroke speed and maximum stroke speed of a stroke speed window.
  • start of a honing phase start of one or more further honing phases.
  • the stroke change curve to be specified can be entered, e.g. using support points along the target contour or based on a calculation.
  • the honing parameters (one or more) that are to serve as controlled parameters can be selected (selection of stroke speed, feed speed, feed force, speed).
  • the honing machine can be programmed to produce a specific axial contour on the bore in such a way that in at least one stroke change phase, a targeted axial varying material removal can be generated in order to achieve specifications regarding the axial contour with high accuracy.
  • an axial target contour can be specified before the honing operation begins, which represents the dependence of the target diameter on the axial position in the hole to be machined.
  • the target contour can be specified, for example, by defining the target contour as an analytical formula (for example, a straight line equation or curve equation) or as a point field (for generating free-form curves).
  • the Fig. 2A shows an example of a continuous conical bore 210, in which the axial nominal contour 215 can be described by a straight line equation for a surface line with a defined orientation to the bore axis 212.
  • the Fig. 2B shows an example of an approximately bottle-shaped bore 210 in which the pitch ST of the axial nominal contour (eg given by the angle between the bore axis and tangent to the surface line) changes with the axial position. In a middle area MB the pitch is greater than in the areas closer to the bore ends.
  • a stroke change profile is then specified for the stroke change phase of the honing operation.
  • the stroke change profile determines how the stroke length and/or the stroke position of the stroke movement of the honing tool should change during the honing operation.
  • so-called stroke increments INK are specified between immediately successive strokes.
  • the stroke shift during the honing operation is then controlled via the fixed stroke increments.
  • the stroke increments INK represent the absolute size of a change in the axial position of a reversal point (in the example, the upper reversal point) of the stroke movement between one stroke and the immediately following stroke in the same direction.
  • Fig. 2B illustrates a variant in which there are stroke increments INK of different sizes between some consecutive strokes, so that the support points defined by them STP are distributed unevenly in the axial direction along the axial target contour.
  • the respective stroke increments are only selected to be as large as the amount of material that can be expected to be removed within a double stroke.
  • a steeper gradient of the contour should be created than closer to the bore ends, which requires a correspondingly greater material removal in the middle area. Therefore, the stroke increments are smaller there than where less material removal is required.
  • the stroke change or the size of the stroke increments can be a fixed function of the gradient of the contour (the target contour profile).
  • Unevenly distributed support points can be particularly useful for non-linear axial contours, i.e. those contours that cannot be described by a simple straight line equation, for example for producing a bottle-shaped bore or a bore with a cylindrical and a conical section or for producing a barrel-shaped bore or a waisted shape (hourglass shape).
  • the diagrams of the Fig. 3 to 7 describe some examples of honing operations that can be carried out with the honing machine.
  • the honing time t H (in seconds) of a honing operation is plotted on the x-axis.
  • Several parameters characterizing the honing operation are plotted together on the y-axis. These include: the stroke position HP of the honing tool, the feed position ZP (or expansion position) of the cutting group being fed in, the stroke speed VH of the spindle; the speed DZ of the spindle, the feed speed or expansion speed VZ or the feed force or expansion force FZ of the cutting group being fed in each case.
  • Selected honing parameters are shown in the following diagrams together with the curves of the target value DSW of the diameter of the bore and the actual value DIW of the diameter determined by means of diameter measurement in suitable combinations.
  • the target value DSW represents the desired axial contour curve.
  • the pre-programmed stroke change curve can be clearly seen using the HP curve for the stroke position.
  • the stroke control is set so that after the honing tool has been inserted into the bore, the honing tool machines the bore over its entire length in a first honing phase PH1 over five consecutive double strokes. In this phase, the circular cylindrical shape of the initial bore is essentially retained, whereby the shape accuracy is increased if necessary.
  • the subsequent second honing phase PH2 is the stroke change phase, in which the stroke position of the honing tool changes from stroke to stroke.
  • the second expansion of the double-expanding honing tool is used to optimize the surface structure of the hole without changing the axial contour.
  • honing operations in which the cutting material bodies should follow the contour of the hole as closely as possible without changing the macroscopic shape of the hole, are also referred to here as "follow-up honing".
  • the end surface can be smoothed using smooth honing or a honing structure with a specific honing angle and a specific base surface can be created using structural honing.
  • at least one more honing operation can follow, e.g. plateau honing or deburring, and possibly also descaling.
  • the cutting material bodies of the cutting group for the second expansion can be individually mounted in a flexible or yielding manner in order to adapt particularly well to the changing inclinations of the inner surface of the bore in the axial direction of the bore.
  • the honing process shown is also programmed in such a way that the first honing phase PH1 and the second honing phase PH2 (stroke change phase) are each operated at a constant feed rate, so that the feed position ZP (or expansion position) increases linearly within these phases.
  • the feed position changes more slowly in the first honing phase than in the second honing phase PH2, in which the conical shape is to be created by honing.
  • the diameter measuring system of the honing machine is active during the entire honing operation, so that measurements of the actual diameter of the bore can be carried out during all honing phases in order to determine diameter measurement signals that represent the actual diameter of the bore in the bore section being measured.
  • the curve DIW represents the actual values of the diameter measurement.
  • the curve DSW represents the associated target values of the diameter, which result from the desired target contour. It can be seen that diameter deviations can occur in both directions during the stroke change phase. These diameter deviations are determined by a target-actual comparison between the determined actual diameter and an assigned target diameter in a computing unit of the control system.
  • the stroke speed VH of the honing tool is used as the variable or honing parameter to be controlled during the stroke change phase. It can be seen from the VH curve that the stroke speed remains constant during the first honing phase PH1, while during the stroke change phase (second honing phase PH2) it has both phases with increasing stroke speed and phases with decreasing stroke speed.
  • the control is configured so that the stroke speed is reduced compared to the previous stroke speed when the actual diameter becomes smaller than the target diameter by a predetermined value. Conversely, the stroke speed is increased when the actual diameter becomes significantly larger than the corresponding target diameter. Since the infeed takes place at a constant infeed speed, if the stroke speed is reduced, more material is removed in the bore section being machined than without this reduction.
  • the actual diameter can thus be kept within a narrow tolerance range around the target diameter DSW by simply controlling the stroke speed without changing the stroke change curve.
  • an individual setting or change in the value of the honing parameter to be controlled (here: stroke speed) is calculated for each double stroke. This results in particularly sensitive control, which means that the desired bore shape can be achieved with particularly good accuracy.
  • the feed speed or expansion speed VZ is used as the stroke parameter to be controlled.
  • the target contour curve and the specified stroke change curve (represented by curve HP) remain unchanged compared to the previous examples.
  • the same applies to the hypothetical curve of the target value and the actual value of the diameter (curves DSW and DIW). Since the feed speed changes due to a control intervention, the slope of the Curve ZP for the feed position, since the diagram shows the dependency on the honing time. If the actual diameter falls short of the target diameter by more than the permissible limit, the expansion speed is increased (see, for example, control intervention at a honing time of approx. 21 s). If, on the other hand, the actual diameter is too large by more than the permissible diameter deviation, the expansion speed is reduced (see, for example, control intervention at t 25 s).
  • the honing operation can be carried out in a similar way if the expansion force of the honing tool is used as the variable to be controlled.
  • This is shown using the example of the diagram of Fig.6
  • the curves of the stroke position HP, the expansion position ZP as well as the nominal diameter and the actual diameter (DSW and DIW) of the bore are the same as in the previous examples.
  • the diagrams above illustrate embodiments in which only one honing parameter is used as a controlled variable, while all other honing parameters follow a specification and are not varied depending on the result of the diameter measurement. It can often be useful to change at least two, i.e. two or more, honing parameters of the honing parameter group synchronously depending on the diameter measurement signals in order to achieve a certain machining result.
  • the diagrams in Fig.7 and Fig.9 show examples of implementation.
  • the courses of the stroke position, the actual diameter value and the nominal diameter value are the same as in the other embodiments.
  • the honing parameter stroke speed (curve VH) and the honing parameter rotational speed (curve DZ) are each controlled depending on the results of the diameter measurement and, if necessary, varied according to these results.
  • the rotational speed and the stroke speed are not controlled independently of one another, but in such a way that the torque acting on the honing tool (curve DM) remains largely constant in all three phases of the honing process or only varies slightly by a few percent. This is an indication that the engagement conditions between the cutting material body and the inner wall of the bore can be kept relatively constant. It has been shown that This means that the shape accuracy is particularly high and the deviations between the achievable actual shape and the desired target shape remain very small.
  • Fig.8 describes an aspect of the subject matter of the application which may be relevant, for example, in the machining of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines, where the component environment of the bore is often structurally inconsistent.
  • Fig.8 shows an example of a bore BO which, when finished, should have a continuous conical shape and which has a relatively thick bore wall in a first bore section BA1 near the inlet, while away from the bore inlet near the bore outlet there is a second bore section BA2 in which the wall is significantly thinner, so that the workpiece is more unstable in this area than closer to the bore inlet.
  • a bore-specific, axially selective programming of the honing operation can be advantageous, in which different sub-groups of honing parameters of the honing parameter group are specified or permitted as control variables for the first bore section BA1 and the second bore section BA2.
  • a honing operation can, for example, be such that in the relatively more stable first bore section BA1 the feed pressure is primarily varied as a control variable, while in the second bore section BA2 the feed pressure or feed speed is reduced and a higher stroke speed is used in order to achieve the desired stroke-specific material removal.
  • the diagram in Fig.9 shows, in a representation corresponding to the diagrams above, an example of a honing process with the temporal progression of certain honing parameters that determine the material removal.
  • a hole is machined that has a relatively more unstable second hole section BA2 in a lower area near the hole exit, which is mechanically weaker than a first hole section BA1 closer to the hole inlet (cf. Fig.8 ).
  • the stroke speed (curve VH) in this area can be additionally regulated accordingly.
  • the feed speed was reduced by around one ⁇ /s and the stroke speed increased by around two m/min due to a weak point in the bore wall. If the diameter in this area is too small, the stroke speed can be increased again by an additional two m/min, for example.
  • a axially selective intervention i.e. different Honing parameter combinations in different axial sections of the bore, basically all combinations between speed, stroke speed, feed speed and feed force can be used.
  • a consistently conical bore shape is only mentioned as an example in the examples.
  • a bore can also have an axial contour that corresponds, for example, to the shape of a barrel (diameter in the middle larger than at the top and bottom) or a bottle shape (cylindrical at the top and bottom with different diameters and a conical transition in between).

Landscapes

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Description

    ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
  • Die Erfindung betrifft ein Honverfahren zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mithilfe mindestens einer Honoperation gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine zur Durchführung des Honverfahrens konfigurierte Bearbeitungsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist das Honen von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen.
  • Die Zylinderlaufflächen in Zylinderblöcken (Zylinderkurbelgehäusen) oder Zylinderlaufbuchsen von Brennkraftmaschinen oder anderen Hubkolbenmaschinen sind im Betrieb einer starken tribologischen Beanspruchung ausgesetzt. Daher kommt es bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen darauf an, diese Zylinderlaufflächen so zu bearbeiten, dass später bei allen Betriebsbedingungen eine ausreichende Schmierung durch einen Schmiermittelfilm gewährleistet ist und der Reibwiderstand zwischen sich relativ zueinander bewegenden Teilen möglichst gering gehalten wird.
  • Die qualitätsbestimmende Endbearbeitung solcher tribologisch beanspruchbaren Innenflächen erfolgt in der Regel mit geeigneten Honverfahren, die typischer Weise mehrere aufeinanderfolgende Honoperationen umfassen. Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden. Bei einer Honoperation wird ein aufweitbares Honwerkzeug innerhalb der zu bearbeitenden Bohrung zur Erzeugung einer Hubbewegung in Axialrichtung der Bohrung hin- und her bewegt und gleichzeitig zur Erzeugung einer der Hubbewegung überlagerten Drehbewegung gedreht. Zur Aufweitung des Honwerkzeugs werden am Honwerkzeug angebrachte Schneidstoffkörper über ein Zustellsystem mit einer radial zur Werkzeugachse wirkenden Zustellkraft und/oder Zustellgeschwindigkeit zugestellt und an die zu bearbeitende Innenfläche angedrückt. Beim Honen entsteht in der Regel an der Innenfläche ein für die Honbearbeitung typisches Kreuzschliffmuster mit sich überkreuzenden Bearbeitungsspuren, die auch als "Honriefen" bezeichnet werden.
  • Mit steigenden Anforderungen an die Sparsamkeit und Umweltfreundlichkeit von Motoren ist die Optimierung des tribologischen Systems Kolben/Kolbenringe/Zylinderlauffläche von besonderer Bedeutung, um geringe Reibung, geringen Verschleiß und geringen Ölverbrauch zu erreichen.
  • Der Reibungsanteil der Kolbengruppe kann bis zu 35% betragen, so dass eine Reibungsreduzierung in diesem Bereich wünschenswert ist.
  • Neben der Oberflächenstruktur spielt auch die Form (Makroform, Gestalt) der Bohrung bzw. ihrer Innenfläche eine Rolle.
  • Die DE 10 2015 203 051 A1 beschreibt ein Honverfahren, mit dem eine in Bezug auf eine Bohrungsachse rotationssymmetrische, von der Kreiszylinderform abweichende Bohrungsform mit einem axialen Konturverlauf erzeugt werden kann. Zur Erzeugung eines axial variierenden Materialabtrags werden in mindestens einer Hubveränderungsphase die Hublänge und/oder die Hublage der Hubbewegung verändert. Bei einer der beschriebenen Varianten wird zur Veränderung der Hublänge und/oder der Hublage während der Hubveränderungsphase die Position eines oberen Umkehrpunktes und/oder die Position eines unteren Umkehrpunkts der Hubbewegung nach Maßgabe einer Voreinstellung verändert. Bei den Verfahren erfolgt eine Steuerung des über die Spindel auf das Honwerkzeug übertragenen Drehmoments in der Weise, dass das Drehmoment während der Hubveränderungsphase im Wesentlichen konstant bleibt. Dadurch können Bohrungen erzeugt werden, die im fertig bearbeiten Zustand einen axialen Konturverlauf haben, die den gewünschten Konturverlauf über die gesamte relevante Bohrungslänge mit ausreichender Präzision aufweisen.
  • Die DE 10 2015 209 609 A1 beschreibt Honverfahren und Honwerkzeuge zum "Konifizieren" rotationssymmetrischer, nicht zylindrischer Bohrungen. Unter anderem werden Honverfahren beschrieben, bei denen sich die Hublängen aufeinanderfolgender Doppelhübe durch Veränderung der Lage des oberen Umkehrpunktes inkrementell verändern. Dabei wird bei einer Ausführungsform eine inkrementelle Reduktion der Hublänge bei gleichbleibendem unteren Umkehrpunkt realisiert. Der Honvorgang wird jeweils beendet, sobald der obere Umkehrpunkt einen vorgegebenen Endwert erreicht. Ähnliche Verfahren sind auch in der DE 10 2015 221 714 A1 beschrieben.
  • Die DE 10 2016 105 717 A1 beschreibt ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zur Herstellung einer rotationssymmetrischen, nicht-zylindrischen Bohrung mit einem Honwerkzeug. Das Verfahren umfasst die Schritte: Honen der Bohrung mit einem Hub; Erfassen des Ist-Durchmessers der Bohrung während der Honbearbeitung in einem Bereich zwischen den Umkehrpunkten der Honleisten des Honwerkzeugs; Vergleichen des Ist-Durchmessers der Bohrung mit den vorgegebenen Soll-Durchmessern in mindestens einem der Umkehrpunkte; und Beschränken des Hubs auf den oder die Bereiche der Bohrung, in denen der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist. Das Verfahren weist somit einen geschlossenen Regelkreis auf, der im Ergebnis dazu führen soll, dass die über die Länge der zu bearbeitenden Bohrung verschiedenen Durchmesser während der Bearbeitung erfasst werden und entsprechend den gemessenen Ist-Werten des Durchmessers der Hub des Honwerkzeugs schrittweise reduziert wird, so dass nur noch die Bereiche der Bohrung bearbeitet werden, bei denen der Ist-Durchmesser der Bohrung noch kleiner ist als der Solldurchmesser. In dem oder den Bereichen der Bohrung, in denen der Ist-Durchmesser der Bohrung gleich dem dort vorgegebenen Soll-Durchmesser ist, findet keine weitere Bearbeitung der Bohrung statt. Dadurch sollen sich verschiedenste nicht zylindrische Mantellinien einfach, prozesssicher und mit höchster Wiederholgenauigkeit herstellen lassen.
    • AUFGABE UND LÖSUNG
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Honverfahren der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, das es weitgehend taktzeitgenau bzw. innerhalb einer vorgegebenen Taktzeit erlaubt, an Bohrungen, die im fertig bearbeiten Zustand einen axialen Konturverlauf haben sollen, den gewünschten axialen Konturverlauf über die gesamte relevante Bohrungslänge mit hoher Präzision, insbesondere mit verbesserter Gleichmäßigkeit des Konturverlaufs, zu erzeugen. Es ist eine weitere Aufgabe, eine zur Durchführung des Honverfahrens konfigurierte Bearbeitungsmaschine bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Honverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Bearbeitungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 14. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
  • Das Honverfahren gehört zu derjenigen Gattung von Honverfahren, bei denen mithilfe eines in Achsrichtung der Bohrung variierenden Materialabtrags eine zur Bohrungsachse rotationssymmetrische Bohrungsform mit einem axialen Konturverlauf erzeugt wird. Eine solche Bohrungsform ist eine in Bezug auf die Bohrungsachse rotationssymmetrische Bohrungsform, die von einer Kreiszylinderform signifikant abweicht. Bei einer Bohrung mit axialem Konturverlauf gibt es mindestens einen Abschnitt, in welchem der Durchmesser der Bohrung in Axialrichtung kontinuierlich zunimmt oder kontinuierlich abnimmt. Ein typisches Beispiel für eine Bohrungsform mit axialem Konturverlauf ist eine konische Bohrung, bei der der Durchmesser zwischen einer Ebene kleinsten Durchmessers und einer Ebene größten Durchmessers des Abschnitts mehr oder weniger linear zunimmt. Auch in Axialrichtung nicht-lineare Änderungen des Durchmessers sind möglich. Eine Bohrungsform mit axialem Konturverlauf kann auch einen oder mehrere Abschnitte mit Kreiszylinderform aufweisen, also solche Abschnitte, bei denen der nominelle Durchmesser in Axialrichtung nicht variiert.
  • Zur Erzeugung eines axial variierenden Materialabtrags werden in mindestens einer Hubveränderungsphase die Hublänge und/oder die Hublage der Hubbewegung verändert. Dadurch kann erreicht werden, dass die am Honwerkzeug vorgesehenen Schneidstoffkörper manche axialen Abschnitte insgesamt häufiger durchlaufen bzw. überdecken als andere Axialabschnitte, so dass der durch den Kontakt mit den Schneidstoffkörpern bedingte Materialabtrag in unterschiedlichen axialen Abschnitten primär bzw. im Wesentlichen aufgrund unterschiedlicher Anzahl von Honüberdeckungen unterschiedlich stark ist.
  • Vor Beginn der Honoperation wird ein axialer Soll-Konturverlauf vorgegeben, der die Abhängigkeit des Soll-Durchmessers von der axialen Position in der zu bearbeitenden Bohrung repräsentiert. Der axiale Soll-Konturverlauf repräsentiert somit die angestrebte Bohrungsform bzw. Bohrungsgestalt nach Abschluss der formverändernden Honoperation. Der Soll-Konturverlauf kann z.B. in Form einer analytischen Formel (zum Beispiel Geradengleichung, Polynom oder Kurvengleichung) oder als Punktefeld vorgegeben werden.
  • Basierend auf dem Soll-Konturverlauf wird ein Hubveränderungsverlauf für die Hubveränderungsphase fest vorgegeben. Der Hubveränderungsverlauf legt fest, wie sich die Hublänge und/oder die Hublage der Hubbewegung während der Honoperation verändern sollen. Der vorgegebene Hubveränderungsverlauf soll sich während der Honoperation nicht ändern, ist also nach der Festlegung eine unveränderliche bzw. feste Größe.
  • Ein Hubveränderungsverlauf kann als schrittweise bzw. inkrementelle Veränderung von Hublänge und/oder die Hublage im Laufe der Honoperation beschrieben werden. Zur Definition bzw. Festlegung des Hubveränderungsverlaufs können z.B. sogenannte Hubinkremente fest vorgegeben werden. Ein Hubinkrement repräsentiert die absolute Größe einer Veränderung der axialen Position eines Umkehrpunkts (oberer Umkehrpunkt oder unterer Umkehrpunkt) der Hubbewegung zwischen einem Hub und dem unmittelbar folgenden nächsten Hub in der gleichen Richtung.
  • Die absoluten Größen aufeinander folgender Hubinkremente sind formatabhängig (abhängig von der angestrebten Bohrungsform) und können von Hub zu Hub gleich bleiben oder variieren. Prinzipiell sind auch Hubinkremente mit Wert Null möglich, die dann bedeuten, dass sich die axiale Lage des betrachteten Umkehrpunkts von einem zum nächsten Hub nicht verändern soll.
  • Die inkrementellen Veränderungen können nur an oberen Umkehrpunkten oder nur an unteren Umkehrpunkten oder sowohl an oberen als auch an unteren Umkehrpunkten stattfinden. Demensprechend können Hubinkremente für obere und/oder für untere Umkehrpunkte vorgegeben werden. So können z.B. Hubveränderungsverläufe für Bohrungen mit Konusform oder Sanduhrform oder Tonnenform vorgegeben werden.
  • Der fest vorgegebene Verlauf der Hubveränderungen kann vorab anhand der Konturvorgabe (Soll-Konturverlauf) errechnet werden. Vorzugsweise werden die jeweiligen Hubinkremente nur so groß gewählt, wie erwartungsgemäß innerhalb eines Doppelhubs Material abgetragen werden kann. In Abschnitten mit gewünschtem relativ größerem Materialabtrag werden dementsprechend in der Regel die Hubinkremente kleiner sein als dort, wo ein geringerer Materialabtrag benötigt wird. Verändert sich z.B. die Kontur am aktuellen Hubende stark, so sind tendenziell kleinere Hubveränderungen vorgesehen, ist die Veränderung dagegen klein, werden größere Hubveränderungen eingesetzt. Dies kann am oberen und unteren Umsteuerpunkt jeweils unterschiedlich sein - je nachdem, wie stark sich die Kontur an dieser Stelle jeweils gerade ändert. Somit kann die Hubveränderung z.B. eine feste Funktion der Steigung der Kontur (des Soll-Konturverlaufs) sein, insbesondere der Steigung der Soll-Kontur im oberen bzw. unteren Umsteuerpunkt.
  • Der Hubveränderungsverlauf kann vom Bediener auf Basis von in Versuchen gewonnenen Erfahrungen durch Eingaben am Bediensystem vorgegeben werden. Es ist auch möglich, dass Daten eingegeben werden, die den axialen Soll-Konturverlauf repräsentieren, wobei dann ein zu dessen Herstellung geeigneter Hubveränderungsverlauf in einer Recheneinheit der Bearbeitungsmaschine errechnet wird. Ein Hubveränderungsverlauf kann z.B. anhand der Steigung der Soll-Kontur und des dafür notwendigen Abtrags berechnet werden. Es ist auch möglich, den Hubveränderungsverlauf. auf Basis einer Simulation zu bestimmen.
  • Eine Besonderheit des Honverfahrens besteht darin, dass während der Hubveränderungsphase, also während der Phase, in welcher sich die Hublänge und/oder die Hublage der Hubbewegung gemäß der festen Vorgabe allmählich ändert, eine Messung des Ist-Durchmessers der Bohrung durchgeführt wird, um ein Durchmesser-Messsignal zu ermitteln, das den Ist-Durchmesser der Bohrung in einem gemessenen Bohrungsabschnitt repräsentiert, dass weiterhin ein Soll-Ist-Vergleich zwischen dem ermittelten Ist-Durchmesser und einem zugeordneten Soll-Durchmesser zur Ermittlung einer Durchmesserabweichung durchgeführt wird und dass basierend darauf während der Hubveränderungsphase mindestens ein den Materialabtrag beeinflussender Honparameter in Abhängigkeit vom Ergebnis des Soll-Ist-Vergleichs variabel gesteuert wird.
  • Es wird somit ein geschlossener Regelkreis (Feedback-Steuerung, closed loop control) bereitgestellt, der dazu führt, dass mindestens ein Honparameter, der den Materialabtrag beeinflusst, während der Hubveränderungsphase als geregelte Größe durch die Ergebnisse einer während der Bearbeitung durchgeführten Durchmesser-Messung beeinflusst wird, so dass während des laufenden Honverfahrens über die Durchmesser-Messung automatisch, d.h. insbesondere ohne Eingriff eines Bedieners, Einfluss auf dem Materialabtrag während der Hübe ausgeübt wird. Die Erfassung des für die Regelung genutzten Durchmesser-Messsignals erfolgt nach Maßgabe einer vorgebbaren Messbedingung, z.B. in mindestens einer vorgebbaren Phase einer Hubbewegung oder während der gesamten Hubbewegung. Die Hublänge und die Hublage werden dagegen nach Maßgabe einer Voreinstellung gesteuert (open loop control). Die Hublänge und die Hublage der Hubbewegung sind somit keine geregelten Größen, sondern folgen unabhängig von den Ergebnissen der Durchmesser-Messung der festen Vorgabe.
  • Bei dieser Verfahrensführung erfolgt somit eine Regelung des hubspezifischen Materialabtrags bei fest vorgegebener Hubveränderung. Der während eines (mit fest vorgegebener Hublänge und Hublage ablaufenden) Hubes erzielbare bzw. erzielte Materialabtrag wird abhängig von der Durchmesser-Messung geregelt.
  • Der (hubspezifische) Materialabtrag ist ein Längenmaß, das z.B. in Mikrometer (µm) angegeben werden kann und beschreibt, wieviel Material bei dem Hub von der Oberfläche abtragen wird bzw. um wieviel die Oberfläche durch den Hub im Mittel zurückgesetzt wird. Der Materialabtrag wird dabei üblicherweise auf den Durchmesser bezogen. Ein hubspezifischer Materialabtrag entspricht somit z.B. einem Materialabtrag in Mikrometer (µm) pro Hub.
  • Durch die Regelung der Honoperation kann der am Ende einer Honoperation vorliegende Ist-Konturverlauf unabhängig von Variationen bei den Werkstückeigenschaften und/oder Variationen in den Umgebungsbedingungen und/oder Veränderungen des Schneidverhaltens der Schneidstoffkörper während des Honens systematisch und gleichmäßig über die bearbeitete Länge wesentlich näher bei dem idealerweise gewünschten Soll-Konturverlauf liegen als im Falle einer ausschließlich gesteuerten Konturhonung ohne Feedback durch ein In-Prozess-Messsystem. Das Verfahren wird dadurch den gesteigerten Genauigkeitsanforderungen beim Konturhonen von rotationssymmetrischen Bohrungen mit axialem Konturverlauf systematisch gerecht.
  • Es hat sich weiterhin gezeigt, dass bei dieser Verfahrensführung die zeitliche Dauer der Hubveränderungsphase (Zeitintervall zwischen Beginn und Ende der Hubveränderungsphase) bei geeigneter Wahl der geregelten Honparameter (einer oder mehrere) nicht so stark von der Regelung abhängig ist wie bei bekannten geregelten Prozessen, in denen die Hublänge und/oder die Hublage als geregelte Größen dienen, bei denen also der Hub geregelt wird. Somit wird eine taktzeitoptimierte automatische Konturregelung möglich. Eine taktzeitoptimierte Honoperation lässt sich besser in komplexere Prozessketten integrieren, die Effizienz der Prozesskette kann dadurch gesteigert werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird der den Materialabtrag beeinflussende Honparameter, welcher als geregelte Größe genutzt werden soll, aus einer bestimmten Honparameter-Gruppe ausgewählt. Die Honparameter-Gruppe hat genau vier "Mitglieder", nämlich die Hubgeschwindigkeit der Hubbewegung des Honwerkzeugs, die Drehzahl der Drehbewegung des Honwerkzeugs, die Zustellgeschwindigkeit einer Aufweitung einer Schneidgruppe des Honwerkzeugs sowie die Zustellkraft bei einer Aufweitung einer Schneidgruppe des Honwerkzeugs. Die beiden erstgenannten Honparameter, nämlich die Hubgeschwindigkeit und die Drehzahl, beeinflussen primär die für den Materialabtrag bestimmende Schnittgeschwindigkeit und die lokal, also an einem Oberflächenelement der zu bearbeitenden Bohrungsinnenfläche wirksame Eingriffszeit. Durch die Zustellgeschwindigkeit und die Zustellkraft wird in erster Linie der für den Materialabtrag wirksame Schneiddruck bzw. der spezifische Anpressdruck der Schneidkörper (z.B. Honleisten) beeinflusst. Die Honparameter-Gruppe enthält somit ausschließlich Honparameter, die maßgebliche Eingriffsgrößen für den Materialabtrag angeben. Im Vergleich dazu betreffen beispielsweise die Hublänge und die Hublage nicht diese Eingriffsgrößen, sondern es handelt sich dabei um geometrische Parameter, die bestimmen, in welchem Bereich der Bohrungsinnenfläche während eines Hubes überhaupt ein Eingriff zwischen Schneidstoffkörper und Bohrungsinnenfläche stattfinden soll/kann.
  • Bei vielen Verfahrensführungen kann es vorteilhaft sein, ausschließlich die Hubgeschwindigkeit oder die Hubgeschwindigkeit und wenigstens einen weiteren Honparameter der Honparameter-Gruppe zu regeln bzw. Änderungen zuzulassen. Dies kann insbesondere in der Weise erfolgen, dass bei einer Veränderung der Hubgeschwindigkeit die Hubgeschwindigkeit reduziert wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist, und erhöht wird, wenn der Ist-Durchmesser größer als der Soll-Durchmesser ist. Die Hubgeschwindigkeit als zu regelnde Eingriffsgröße hat unter anderem den Vorteil, dass bei typischen Verhältnissen zwischen Hubgeschwindigkeit und Drehzahl bei Honoperationen bei einer Veränderung einer Hubgeschwindigkeit nur geringfügige Änderungen der Schnittgeschwindigkeit und der spezifischen Anpresskraft vorliegen.
  • Wenn die Drehzahl als zu regelnder Honparameter genutzt werden soll (entweder allein oder in Kombination mit wenigstens einem zweiten Honparameter), dann wird vorzugsweise bei einer Veränderung der Drehzahl die Drehzahl reduziert, wenn der Ist-Durchmesser größer als der Soll-Durchmesser ist, und erhöht, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist. Dies ist insbesondere bei Verfahrensführungen zweckmäßig, bei denen ein wesentlicher Anteil des Materialabtrags über die Drehung des Honwerkzeugs und im Vergleich dazu weniger Beitrag durch die axiale Hubbewegung geleistet wird. Eine Regelung der Drehzahl ist taktzeit-neutral, wirkt sich also nicht im Sinne einer Veränderung der Taktzeit aus.
  • Wenn die Zustellgeschwindigkeit als zu regelnder Honparameter genutzt werden soll (entweder allein oder in Kombination mit mindestens einem weiteren Honparameter der Honparameter-Gruppe), dann erfolgt die Regelung vorzugsweise derart, dass bei einer Veränderung der Zustellgeschwindigkeit die Zustellgeschwindigkeit erhöht wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist, und reduziert wird, wenn der Ist-Durchmesser größer als der Soll-Durchmesser ist. Eine Regelung der Zustellgeschwindigkeit ist taktzeit-neutral, wirkt sich also nicht im Sinne einer Veränderung der Taktzeit aus.
  • Wird die Zustellkraft als zu regelnder Honparameter genutzt (entweder allein oder in Kombination mit mindestens einem weiteren Honparameter der Honparameter-Gruppe), dann wird in der Regel bei einer Veränderung der Zustellkraft die Zustellkraft erhöht, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist, und reduziert, wenn der Ist-Durchmesser größer als der Soll-Durchmesser ist. Eine Regelung der Zustellkraft ist taktzeit-neutral, wirkt sich also nicht im Sinne einer Veränderung der Taktzeit aus.
  • Wie schon erwähnt, kann eine Regelung in der Weise erfolgen, dass lediglich einer der Honparameter der Honparameter-Gruppe, beispielsweise nur die Drehzahl, in Abhängigkeit von der Durchmessermessung geregelt wird, wenn alle anderen Honparameter einer Vorgabe folgen. Diese Vorgehensweise kann z.B. bei strukturell einheitlichen Bohrungsumgebungen genutzt werde, wie z.B. bei der Bearbeitung von Zylinderbohrungen, die lokal keine ausgeprägten Schwachstellen, z.B. verursacht durch fehlende oder unterschiedlich starke Anbindung an die Umgebung, haben.
  • Bei vielen Verfahrensvarianten wird dagegen bei einer Veränderung eines der Honparameter der Honparameter-Gruppe mindestens ein zweiter Honparameter der Honparameter-Gruppe synchron verändert, um eventuelle nachteilige Effekte der Veränderung des ersten Honparameters wenigstens teilweise zu kompensieren.
  • Bei manchen Ausführungsformen wird bei einer Veränderung eines der Honparameter der Honparameter-Gruppe mindestens ein zweiter Honparameter der Honparameter-Gruppe synchron derart verändert, dass eine durch die Veränderung eines der Honparameter verursachte Veränderung des über die Spindel auf das Honwerkzeug übertragenen Drehmoments mindestens zum Teil kompensiert wird. Der Regelungseingriff kann z.B. so erfolgen, dass das Drehmoment während der Hubveränderungsphase im Wesentlichen konstant bleibt bzw. nur geringfügigen Änderungen unterliegt. Für die Zwecke dieser Anmeldung wird ein Drehmoment insbesondere dann als "im Wesentlichen konstant" angesehen, wenn eine Abweichung des über einen Hub gemittelten Drehmoments von einem Drehmoment-Sollwert weniger als 15%, insbesondere weniger als 10% oder weniger als 5% beträgt.
  • Nur beispielhaft sei hier ein Regeleingriff erläutert, der zu einer Erhöhung der Zustellgeschwindigkeit gegenüber der vorher vorliegenden Zustellgeschwindigkeit führt. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, gleichzeitig auch eine Erhöhung der Drehzahl gegenüber der vorher vorliegenden Drehzahl zu bewirken, um das am Werkstück wirkende Zeitspanvolumen, also ein Abtrag pro Zeiteinheit, zu erhöhen. Dies kann bei einer Erhöhung der Zustellgeschwindigkeit dazu führen, dass am bearbeiteten Werkstück geringere Verformungen verursacht werden als im Falle einer nicht-kompensierten Erhöhung der Zustellgeschwindigkeit, die zu erhöhtem Schneiddruck und damit zu erhöhtem Druck auf das Werkstück bzw. die Bohrungsinnenfläche oder Bohrungswand führen kann.
  • Vorzugsweise ist die Regelung so programmiert, dass ein Regelungseingriff durch Veränderung eines der Honparameter der Honparameter-Gruppe nur dann erfolgt, wenn die Durchmesserabweichung einen vorgebbaren endlichen Grenzwert, also eine zulässige Regelabweichung, übersteigt. Dadurch kann erreicht werden, dass nur signifikante Abweichungen bzw. ein eindeutiger Trend in Richtung zu immer größeren Sollwertabweichungen zu einem Regeleingriff führen. Auf diese Weise können unnötige Regeleingriffe vermieden werden und die Honoperation wird dadurch stabilisiert.
  • Bei vielen Bearbeitungsaufgaben, insbesondere auch beim Bearbeiten von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen, sind die zu bearbeitenden Werkstücke relativ komplex gestaltet, so dass mechanische Stabilität der unmittelbaren Umgebung der zu bearbeitenden Bohrungsinnenfläche z.B. in Längsrichtung der Bohrung variiert. Beispielsweise kann die Bohrungswandung im Bereich eines Wassermantels relativ dünn und außerhalb des Bereichs des Wassermantels dickwandiger sein. Insbesondere für die Bearbeitung solcher Werkstücke sind Varianten vorteilhaft, die sich durch eine bohrungsspezifische, axial selektive Programmierung der Honoperation auszeichnen, bei der die Bohrung in einen ersten Bohrungsabschnitt und mindestens einen demgegenüber axial versetzten zweiten Bohrungsabschnitt aufgeteilt wird, wobei für den ersten Bohrungsabschnitt und den zweiten Bohrungsabschnitt unterschiedliche Sub-Gruppen von Honparametern der Honparameter-Gruppe als Regelgrößen vorgegeben oder zugelassen werden. Eine "Sub-Gruppe" kann einen einzigen Honparameter der Honparameter-Gruppe enthalten oder auch mehrere, beispielsweise zwei oder drei. Die Bohrung kann beispielsweise einen relativ stabilen, dickwandigen ersten Bohrungsabschnitt aufweisen, an den sich ein labilerer, zweiter Bohrungsabschnitt im Bereich einer dünneren Bohrungswandung anschließt. Die Honoperation kann dann z.B. so gefahren werden, dass im Bereich des ersten Bohrungsabschnitts primär der Zustelldruck variiert wird, im zweiten Bohrungsabschnitt dagegen die Zustellgeschwindigkeit reduziert und dafür die Hubgeschwindigkeit erhöht wird, um den gewünschten hubspezifischen Materialabtrag zu erzielen. Bei Werkstücken mit mehreren Bohrungen kann die axial selektive Programmierung für alle Bohrungen gleich sein oder von Bohrung zu Bohrung oder von Bohrungsgruppe zu Bohrungsgruppe variieren.
  • Eine eventuelle synchrone Veränderung wenigstens eines zweiten Honparameters kann auf bestimmte axialen Regionen beschränkt sein, z.B.um labilen Stellen einer Zylinderbohrung entgegenwirken zu können. Liegt z.B. eine fehlende Zylinderanbindung oder eine dünnere Bohrungswand in einer bestimmten Bohrungstiefe vor, so kann in diesem Bereich eine Reduzierung der Zustellgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der Hubgeschwindigkeit vorgenommen werden. Nach Überlaufen dieses Bereiches kann ausschließlich eine Regelung von Hubgeschwindigkeit oder Zustellgeschwindigkeit erfolgen. So kann in kritischen Bereichen besonders schonend gehont werden. Dies wäre z.B. auch bei Pleuelfenstern möglich.
  • Eine besonders präzise Regelung kann bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht werden, dass für jeden Doppelhub eine individuelle Einstellung bzw. Veränderung eines Werts des mindestens einen Honparameters der Honparameter-Gruppe berechnet wird. Somit kann nach jedem Doppelhub für den darauffolgenden Doppelhub neu berechnet werden, ob eine Änderung eines Stellwerts für einen Honparameter vorgenommen werden soll und gegebenenfalls wie die Veränderung umgesetzt werden soll (Erhöhung oder Erniedrigung des vorliegenden Stellwerts).
  • Vorzugsweise wird bei dem Honverfahren zumindest bei derjenigen Honoperation, die die Hubveränderungsphase enthält, ein Honwerkzeug verwendet, das eine ringförmige Schneidgruppe mit mehreren den Umfang des Werkzeugkörpers verteilten, radial zustellbaren Schneidstoffkörpern aufweist, wobei die ringförmige Schneidgruppe in Axialrichtung relativ kurz ist. Beispielsweise können Honwerkzeuge verwendet werden, die in der WO 2014/146919 A1 oder der DE 10 2015 203 051 A1 offenbart sind. Der Offenbarungsgehalt dieser Dokumente bezüglich möglicher Konstruktionen des Honwerkzeugs wird insoweit zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht. Bevorzugte Ausgestaltungen geeigneter Honwerkzeuge und Vorteile für diese Art von Honoperationen werden weiter unten in Detail beschrieben.
  • Die axiale Länge der Schneidstoffkörper sollte vorzugsweise bei weniger als 50 %, insbesondere zwischen 10 % und 30 % des wirksamen Außendurchmessers der Schneidgruppe liegen. In absoluten Werten ausgedrückt kann die axiale Länge der Schneidstoffkörper beispielsweise im Bereich von 5 mm bis 90 mm liegen, insbesondere im Bereich von 10 mm bis 50 mm. Bezieht man die axiale Länge der Schneidstoffkörper auf die Bohrungslänge, kann es günstig, wenn die axiale Länge bei weniger als 35 % der Bohrungslänge liegt, so dass die Schneidstoffkörper einen axialen Konturverlauf mit hoher Genauigkeit erzeugen können.
  • Um die In-Prozess/Messung während der Honbearbeitung durchführen zu können, ist vorzugsweise an dem Honwerkzeug mindestens ein Messsensor eines Durchmessers-Messsystems angebracht. Insbesondere können Messdüsen eines pneumatischen Durchmesser-Messsystem am Honwerkzeug angebracht sein. Vorzugsweise sind die Messesensoren im axialen Bereich der Schneidstoffkörper angebracht, beispielweise etwa auf halber Höhe der axialen Länge der Schneidgruppe. Damit ist eine präzise Durchmesser-Messung in unmittelbarer Nähe des Orts des aktuellen Materialabtrags möglich, wodurch für die Regelung des Honprozess sehr präzise aktuelle Durchmesser (Ist-Durchmesserwerte) zur Verfügung stehen, die der zugehörigen axialen Position sehr genau zugeordnet werden können.
  • Das Honwerkzeug kann mit einfacher Aufweitung oder mit Doppelaufweitung (d.h. mit zwei unabhängig voneinander zustellbaren Untergruppen von Schneidstoffkörpern innerhalb einer ringförmigen Schneidgruppe) ausgestattet sein. Am Honwerkzeug können nicht-schneidende Führungsleisten zur Führung des Honwerkzeugs in der Bohrung vorgesehen sein. Die Führungsleisten können fest am Werkzeugkörper montiert oder separat von den Schneidstoffkörpern zustellbar sein (siehe z.B. DE 10 2014 212 941 A1 ).
  • Die Erfindung betrifft auch eine zur Durchführung des Honverfahrens konfigurierte Bearbeitungsmaschine. Es kann sich dabei um eine spezialisierte Honmaschine oder um eine andere Werkzeugmaschine handeln, die die hier benötigten Funktionalitäten bietet, z.B. um ein Bearbeitungszentrum. Die Bearbeitungsmaschine weist eine Steuereinrichtung auf, die dafür eingerichtet ist, Durchmesser-Messsignale des Durchmesser-Messsystems zu verarbeiten und einen Hubantrieb und/oder einen Drehantrieb der Spindel und/oder einen Zustellantrieb in Abhängigkeit von den Durchmesser-Messsignalen zu steuern.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
    • Fig. 1 zeigt schematisch Komponenten einer Honmaschine, die im Rahmen verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren verwendet werden kann;
    • Fig. 2A und 2B zeigen schematisch Bohrungen mit unterschiedlichen axialen Konturverläufen und daran angepassten Größen von Hubinkrementen zur Festlegung des Hubveränderungsverlaufs;
    • Fig. 3 bis 7 beschreiben Ausführungsbeispiele für mit der Honmaschine realisierbare Honoperationen anhand von Diagrammen, die die zeitlichen Verläufe relevanter Parameter als Funktion der Honzeit zeigen;
    • Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Bohrung mit konischer Soll-Form in einem Werkstück mit in Axialrichtung unterschiedlich dicker Bohrungswandung;
    • Fig. 9 zeigt analog zu den Fig. 3 bis 7 ein Diagramm, das die zeitlichen Verläufe relevanter Parameter als Funktion der Honzeit bei der Bearbeitung der Bohrung aus Fig. 8 zeigt.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • In Fig. 1 sind schematisch einige Komponenten einer Honmaschine 100 gezeigt, die im Rahmen verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verfahren zur Bearbeitung von Innenflächen von Bohrungen in Werkstücken als Bearbeitungsmaschine eingesetzt werden kann. Die Honmaschine kann so betrieben werden, dass damit einerseits eine oder mehrere herkömmliche Honoperationen an dem Werkstück durchgeführt werden können. Andererseits ist die Honmaschine auch dafür eingerichtet, am gleichen Werkstück auch Honverfahren gemäß Ausführungsformen der Erfindung durchzuführen.
  • Auf einem nicht näher dargestellten Werkstückträger der Honmaschine ist eine Werkstückhaltevorrichtung 104 montiert, die ein darauf aufgespanntes Werkstück 200 trägt. Bei dem Werkstück handelt es sich im Beispielsfall um einen Motorblock (Zylinderkurbelgehäuse) einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine. In dem Motorblock sind mehrere Bohrungen 210 mit generell vertikaler Ausrichtung ihrer Bohrungsachsen gebildet. Die Bohrungen werden auch als Zylinderbohrungen bezeichnet, auch wenn ihre Bohrungsform von der Form eines idealen Kreiszylinders signifikant abweicht. Bei dem hier beschriebenen Honverfahren wird mittels Honen eine in Bezug auf eine Bohrungsachse 212 rotationssymmetrische, von der Kreiszylinderform abweichende Bohrungsform mit einem axialen Konturverlauf erzeugt. Der Begriff "axialer Konturverlauf" bedeutet hier insbesondere, dass die Bohrung in unterschiedlichen axialen Positionen unterschiedliche Durchmesser hat. Die durch die Innenflächen 214 der Zylinderbohrungen gebildeten Zylinderlaufflächen werden mithilfe der Honmaschine einer qualitätsbestimmten Endbearbeitung unterzogen, wobei sowohl die Makroform der Zylinderlaufflächen (also die makroskopische Gestalt der Bohrung) als auch deren Oberflächentopographie durch geeignete Honoperationen erzeugt werden.
  • Die Soll-Form der Bohrung ist in Bezug auf ihre Bohrungsachse 212 rotationssymmetrisch und erstreckt sich über eine Bohrungslänge L von einem im Einbauzustand dem Zylinderkopf zugewandten Bohrungseintritt 214 bis zum Bohrungsaustritt 216 an gegenüberliegenden Ende. Die Bohrung soll im fertig gehonten Zustand eine im Wesentlichen konische bzw. kegelstumpfförmige Gestalt haben. Fig. 1 zeigt die Bohrung in einer Zwischenphase der Honbearbeitung, in welcher ein oberer Abschnitt OA bereits konisch gehont ist, der untere Abschnitt UA jedoch noch die kreiszylindrische Ausgangsform aufweist, die zu Beginn der Hubveränderungsphase vorlag.
  • Der Soll-Konturverlauf 215 der Bohrung ist im unteren, noch nicht bearbeiteten Abschnitt der Bohrung 210 mit gestrichelter Linie erkennbar. Der Soll-Durchmesser nimmt vom Bohrungseintritt zum Bohrungsende hin kontinuierlich linear zu. Der Konuswinkel (Winkel zwischen der Bohrungsachse und einer in einer Axialebene verlaufenden Mantellinie der Bohrung) kann z.B. im Bereich von weniger als 5° liegen, auch bei weniger als 1°, ggf. auch bei 0.2° oder darunter.
  • Der Durchmesserunterschied zwischen dem ersten Durchmesser D1 am Bohrungseintritt und dem zweiten Durchmesser D2 am eintrittsferneren Ende liegt deutlich außerhalb der für die konventionelle zylindrische Honbearbeitung typischen Toleranzen, die für eine Zylinderform in der Größenordnung von maximal 15 µm (bezogen auf den Durchmesser) liegen. Bei einem Absolutwert des Innendurchmessers in der Größenordnung zwischen 50 mm und 500 mm (letzteres z.B. bei Schiffsmotoren) kann der maximale Durchmesserunterschied beispielsweise zwischen 20 µm und 500 µm liegen.
  • Die Dimensionen können so optimiert sein, dass sich in typischen Betriebszuständen des Motors geringer Blow-by, geringer Ölverbrauch und geringer Verschleiß der Kolbenringe ergeben.
  • Die Honmaschine 100 weist mehrere Honeinheiten auf. In Fig. 1 sind einige Komponenten einer Honeinheit 110 schematisch dargestellt. Die Honeinheit umfasst einen an einer Trägerkonstruktion der Honmaschine befestigten Spindelkasten 120, in dem die als Werkzeugspindel der Bearbeitungsmaschine dienende Honspindel 140 drehbar gelagert ist. Die Honspindel lässt sich mithilfe eines am Spindelkasten befestigten Spindelantriebs um ihre Längsachse (Spindelachse) 142 drehen. Der Spindelantrieb weist einen Servomotor auf, der unter anderem bezüglich seiner Drehzahl und des erzeugten Drehmoments steuerbar ist.
  • Am unteren Ende der Honspindel ist eine Gelenkstange oder eine andere Antriebsstange (z.B. eine Schwimmkopfstange) angebracht, an deren unteres, freies Ende das als Bearbeitungswerkzeug dienende Honwerkzeug 150 begrenzt beweglich mechanisch angekoppelt ist, zum Beispiel über eine Bajonettverbindung. Das Honwerkzeug kann ein integriertes Gelenk aufweisen, um eine begrenzte Beweglichkeit gegenüber der Gelenkstange zu ermöglichen.
  • Das Honwerkzeug ist besonders gut zur Bearbeitung von rotationssymmetrischen Bohrungen geeignet, die Bohrungsabschnitte unterschiedlicher Durchmesser und/oder unterschiedlicher Gestalt haben, beispielsweise flaschenförmigen Bohrungen, tonnenförmigen Bohrungen und/oder Bohrungen, die mindestens einen konusförmigen Bohrungsabschnitt mit axial kontinuierlich veränderlichem Durchmesser aufweisen. Das Honwerkzeug kann jedoch auch zur Bearbeitung von kreiszylindrischen Bohrungen, also rotationssymmetrischen Bohrungen ohne axialen Konturverlauf, genutzt werden.
  • Das Honwerkzeug hat einen aus einem Stahlwerkstoff gefertigten Werkzeugkörper 152, der eine Werkzeugachse definiert, die gleichzeitig die Rotationsachse des Honwerkzeugs während der Honbearbeitung ist. Am spindelseitigen Ende des Honwerkzeugs befindet sich eine Kupplungsstruktur zum Ankoppeln des Honwerkzeugs an eine Antriebsstange oder eine Arbeitsspindel einer Honmaschine.
  • Bei Ausführungsbeispielen zur Verwendung an der Arbeitsspindel eines Bearbeitungszentrums kann z.B. eine Kupplungsstruktur nach Art eines Hohlschaftkegels oder eines anderen Kegels vorgesehen sein.
  • An dem der Spindel abgewandten Endabschnitt des Werkzeugkörpers befindet sich eine einzige aufweitbare ringförmige Schneidgruppe 155 mit einer Vielzahl von um den Umfang des Werkzeugkörpers verteilten Schneidstoffkörpern 156, deren in Axialrichtung gemessene axiale Länge um ein Mehrfaches kleiner ist als der wirksame Außendurchmesser der Schneidgruppe 155 bei vollständig in Radialrichtung zurückgezogenen Schneidstoffkörpern. Die Schneidstoffkörper sind als in Umfangsrichtung schmale Schneidstoffleisten ausgebildet, deren in Umfangsrichtung gemessene Breite klein gegenüber der axialen Länge der Schneidstoffleisten ist. Ein Aspektverhältnis zwischen Länge und Breite kann beispielsweise im Bereich von 4:1 bis 20:1 liegen.
  • Das Honwerkzeug hat nur eine einzige ringförmige Schneidgruppe 135. Diese kann mehr oder weniger bündig mit dem spindelfernen Ende des Werkzeugkörpers angeordnet sein, so dass ggf. auch Sacklochbohrungen bis zum Bohrungsgrund bearbeitet werden können.
  • Die Schneidgruppe ist bzw. die Schneidstoffkörper der Schneidgruppe sind mittels eines der Schneidgruppe zugeordneten Zustellsystems radial zur Werkzeugachse zustellbar. Da diese für Honwerkzeuge typische Funktionalität an sich bekannt ist, werden die hierfür vorgesehenen Komponenten (beispielsweise Zustellstange(n), Zustellkonus bzw. Aufweitkonus etc.) hier nicht näher beschrieben.
  • Das Honwerkzeug kann mit einfacher Aufweitung oder Doppelaufweitung ausgestattet sein. Bei einer einfachen Aufweitung werden alle Schneidstoffkörper der Schneidgruppe gemeinsam radial zugestellt. Im Falle der Doppelaufweitung hat die Schneidgruppe zwei Untergruppen von Schneidstoffkörpern, die separat voneinander zugestellt werden können. Die Schneidstoffkörper der Untergruppen können z.B. unterschiedlich feine oder grobe Körnung aufweisen, so dass z.B. nach einer Vorhonoperation mittels einer ersten Untergruppe gröberer Schneidstoffkörper ohne Werkzeugwechsel eine Fertighonstufe mit den Schneidstoffkörpern der zweiten Untergruppe durchgeführt werden kann.
  • Die aufweitbare ringförmige Schneidgruppe 155 der Ausführungsform umfasst mehrere radial zustellbare Schneidstoffkörper-Träger 158, die jeweils einen Umfangswinkelbereich abdecken, der größer ist als die axiale Länge der Schneidstoffkörper bzw. der Schneidgruppe. Im Beispielsfall von Fig. 1 sind sechs Schneidstoffkörper-Träger vorgesehen, die jeweils einen Umfangswinkelbereich von zwischen 45° und 60° abdecken und gleichmäßig über den Umfang des Honwerkzeugs angeordnet sind. Jeder der Schneidstoffkörper-Träger trägt zwei, drei, vier oder mehr einzelne Schneidstoffkörper 156 in Form relativ schmaler Honleisten.
  • Zwischen unmittelbar benachbarten Schneidstoffkörper-Trägern können jeweils nicht-schneidende Führungsleisten (nicht gezeigt) etc. am Werkzeugkörper befestigt sein.
  • Die Schneidstoffkörper-Träger 158 sind im Beispielsfall einstückig aus einem Stahlwerkstoff hergestellt und daher in sich im Wesentlichen starr. Jeder Schneidstoffkörper-Träger hat einen in Umfangsrichtung relativ breiten Trägerabschnitt mit einer zylindrisch gekrümmten Außenseite und einer dem Werkzeugkörper zugewandten, im Wesentlichen ebenen Innenseite, an der ein plattenförmiger Zustellabschnitt nach innen ragt. An der der Außenseite abgewandten Innenseite des Zustellabschnitts befindet sich eine Schrägfläche, die mit einer korrespondierenden Schrägfläche eines axial verschiebbaren Zustellkonus nach Art eines Keilantriebs zusammenwirkt, so dass eine axiale Bewegung der Zustellstange im Innern des Werkzeugkörpers zu einer radialen Bewegung des Schneidstoffkörper-Trägers führt. Der Zustellabschnitt des Schneidstoffkörper-Trägers sitzt radial beweglich in einer im Wesentlichen rechteckförmigen Aussparung des Werkzeugkörpers, so dass eine Radialbewegung möglich, aber Kippbewegungen in Querrichtung und Längsrichtung dazu weitgehend vermieden werden. Die Schneidstoffkörper-Träger werden mithilfe mehrerer umlaufender Spiralfedern in die nach innen zurückgezogene Position vorgespannt, so dass die radiale Zustellung nach außen gegen die Kraft dieser Rückstellfedern erfolgt.
  • Es gibt Ausführungsbeispiele, bei denen sämtliche Schneidstoffkörper-Träger bzw. sämtliche Schneidstoffkörper des Honwerkzeugs mit einer einzigen gemeinsamen Zustellung radial zugestellt werden können (Honwerkzeuge mit einfacher Aufweitung).
  • Beim Ausführungsbeispiel des Honwerkzeugs 150 in Fig. 1 handelt es sich um ein Honwerkzeug mit Doppelaufweitung. Die ringförmige Schneidgruppe 155 hat zwei unabhängig voneinander zustellbare Gruppen von Schneidstoffkörper-Trägern, wobei die drei Schneidstoffkörper-Träger einer Gruppe jeweils um 120° gegeneinander umfangsversetzt sind, so dass zwischen zwei benachbarten Schneidstoffkörper-Trägern einer der Gruppen ein Schneidstoffkörper-Träger der anderen Gruppe angeordnet ist. Andere gleichmäßige oder ungleichmäßige Aufteilungen sind möglich, z.B. mit vier Schneidstoffkörper-Trägern in einer ersten und zwei Schneidstoffkörper-Trägern in einer zweiten Gruppe oder mit vier Schneidstoffkörper-Trägern in einer ersten und vier Schneidstoffkörper-Trägern in einer zweiten Gruppe.
  • Ein Hubantrieb 160 der Honmaschine ist dafür vorgesehen, Vertikalbewegungen der Honspindel parallel zur Spindelachse 142 zu verursachen. Der Hubantrieb bewirkt beispielsweise die Vertikalbewegung der Honspindel beim Einführen des Honwerkzeugs in das Werkstück bzw. beim Herausziehen aus dem Werkstück. Während der Honbearbeitung wird der Hubantrieb so angesteuert, dass das Honwerkzeug innerhalb der Bohrung 210 des Werkstücks eine oszillierende Hubbewegung, also eine Hin- und Her-Bewegung im Wesentlichen parallel zur Spindelachse ausführt.
  • Die Hubbewegung kann durch unterschiedliche Parameter charakterisiert werden. Die "Hublänge" entspricht dabei dem axialen Abstand zwischen einem oberen Umsteuerpunkt UO und einem unteren Umsteuerpunkt UU der Hubbewegung (vgl. Fig. 3). Der obere Umsteuerpunkt ist dabei derjenige Umsteuerpunkt, der dem Bohrungseintritt näher ist, der untere Umsteuerpunkt ist der eintrittsferne Umsteuerpunkt. Die Hubbewegung kann auch durch die "Hublage" charakterisiert werden. Der Begriff "Hublage" bezeichnet hierbei den Bereich zwischen dem oberen Umsteuerpunkt einer Hubbewegung (in der Nähe des Bohrungseintritts) und dem unteren Umsteuerpunkt der Hubbewegung (näher am eintrittsfernen Ende der Bohrung) bezogen auf ein maschinenfestes Koordinatensystem. Jede axiale Verlagerung wenigstens eines der Umsteuerpunkte ändert somit die Hublage. In der Regel wird auch die Hublänge geändert, zum Beispiel wenn die axiale Position eines der Umsteuerpunkte unverändert bleibt und nur die axiale Position des anderen Umsteuerpunkts verändert wird.
  • Die Honmaschine ist mit einem Zustellsystem ausgestattet, das es erlaubt, den wirksamen Durchmesser des Honwerkzeugs (also den Außendurchmesser der Schneidgruppe) durch Zustellung von am Honwerkzeug angebrachten Schneidstoffkörpern 156 in Radialrichtung zu verändern. Das Zustellsystem kann daher auch als Aufweitsystem bezeichnet werden. Diese Aufweitung kann beispielsweise mittels eines Servomotors - kraftgesteuert oder weggesteuert - realisiert werden. Es ist auch eine hydraulische Zustellung möglich. Es kann ein Zustellsystem mit einfacher Zustellung oder mit Doppelzustellung vorgesehen sein. Da solche Zustellsysteme an sich bekannt sind, wird hier auf eine eingehende Beschreibung verzichtet.
  • Die Honmaschine 100 ist mit einem Durchmesser-Messsystem 170 zur Messung des Ist-Durchmessers der Bohrung in vorgebbaren Messebenen oder Messzonen während der Honbearbeitung (In-Prozess-Messung) ausgestattet. Am Honwerkzeug 150 sind dazu Messsensoren des Durchmesser-Messsystems angebracht. Im Beispielsfall ist das Durchmesser-Messsystem als pneumatisches Durchmesser-Messsystem (Luftmesssystem) ausgelegt. Entsprechend weist das Honwerkzeug an zwei diametral einander gegenüberliegenden Positionen zwischen benachbarten Schneidstoffkörpern jeweils eine Messdüse 172-1, 172-2 des Durchmesser-Messsystems auf. Aufgrund der Anordnung der Messdüsen im axialen Bereich der Schneidstoffkörper, zum Beispiel auf halber Höhe mittig in der schmalen Zone des mit Schneidstoffkörpern besetzten Rings, ist eine sehr exakte Durchmessermessung des gerade bearbeiteten Bohrungsabschnitts möglich.
  • Das Durchmesser-Messsystem kann nach dem Düse-Prallplatte-Prinzip arbeiten. Dabei wird für die Messung Druckluft aus den Messdüsen in Richtung Bohrungswandung bzw. Innenfläche 214 geblasen. Der sich ergebende Staudruck im Bereich der Messdüsen kann als Maß für den Abstand der Messdüse zur Bohrungswandung dienen. Ein mit der Messdüse über eine Druckleitung verbundener Messwandler sorgt für die Umwandlung des (pneumatischen) Drucksignals in ein elektrisch weiter verarbeitbares Spannungssignal, das hier als Durchmesser-Messsignal bezeichnet wird. Anstelle des Staudrucks kann auch der Volumenstrom der Druckluft zur Auswertung genutzt werden. Auch nach anderen Prinzipien arbeitende Durchmesser-Messsysteme, beispielsweise kapazitive Messsysteme oder induktive Messsysteme oder Messsysteme mit Radar-Sensoren (vgl. zum Beispiel DE 10 2010 011 470 A1 ) sind grundsätzlich verwendbar.
  • Der Spindelantrieb, der Hubantrieb, der mindestens eine Antrieb des Zustellsystems sowie der Wandler des Durchmesser-Messsystems sind an eine Steuereinrichtung 180 angeschlossen, die ein funktionaler Bestandteil der Maschinensteuerung ist und über eine Bedieneinrichtung 190 bedient werden kann. Über die Bedieneinrichtung können von einem Maschinenbediener zahlreiche zur Definition des Honprozesses erforderliche Prozessparameter eingestellt werden, unter anderem: Lage des oberen Umsteuerpunkts und des unteren Umsteuerpunkts von Hubbewegungen. Dadurch sind die Hublänge und die Hublage definierbar. Hubintervalle und Hubinkremente. Dadurch sind zeitlich veränderliche Hübe programmierbar. Drehzahl, Drehzahlinkrement, minimale Drehzahl und maximale Drehzahl eines Drehzahl-Fensters. Zustellgeschwindigkeit, Zustellgeschwindigkeits-Inkrement, minimale und maximale Zustellgeschwindigkeit, Hubgeschwindigkeit, Hubgeschwindigkeitsinkrement, minimale Hubgeschwindigkeit und maximale Hubgeschwindigkeit eines Hubgeschwindigkeits-Fensters.. Beginn einer Honphase, Beginn einer oder mehrerer weiterer Honphasen. Weiterhin kann der vorzugebende Hubveränderungsverlauf eingegeben werden, z.B. durch Stützpunkte entlang des Soll-Konturverlaufs oder auf Basis einer Berechnung. Außerdem können diejenigen Honparameter (einer oder mehrere) gewählt werden, die als geregelter Parameter dienen sollen (Auswahl aus Hubgeschwindigkeit, Zustellgeschwindigkeit, Zustellkraft, Drehzahl).
  • Die Honmaschine kann zur Erzeugung eines bestimmten axialen Konturverlaufs an der Bohrung so programmiert werden, dass in mindestens einer Hubveränderungsphase über eine gezielte Veränderung der Hublänge und/oder der Hublage des Honwerkzeugs gezielt ein axial variierender Materialabtrag erzeugt werden kann, um auf diese Weise mit hoher Genauigkeit Vorgaben hinsichtlich des axialen Konturverlaufs zu erreichen.
  • Unter anderem kann vor Beginn der Honoperation ein axialer Soll-Konturverlauf vorgegeben werden, der die Abhängigkeit des Soll-Durchmessers von der axialen Position in der zu bearbeitenden Bohrung repräsentiert. Die Vorgabe des Soll-Konturverlaufs kann beispielsweise durch die Definition der Soll-Kontur als analytische Formel (zum Beispiel Geradengleichung oder Kurvengleichung) oder als Punktefeld (zur Generierung von Freiformkurven) erfolgen.
  • Die Fig. 2A zeigt ein Beispiel für eine durchgehend konische Bohrung 210, bei der der axiale Soll-Konturverlauf 215 durch eine Geradengleichung für eine Mantellinie mit definierter Orientierung zur Bohrungsachse 212 beschrieben werden kann. Die Fig. 2B zeigt ein Beispiel einer annähernd flaschenförmigen Bohrung 210, bei der sich die Steigung ST des axialen Soll-Konturverlaufs (z.B. gegeben durch den Winkel zwischen der Bohrungsachse und Tangente an die Mantellinie) mit der axialen Position ändert. In einem mittleren Bereich MB ist die Steigung größer als an den Bereichen näher bei den Bohrungsenden.
  • Basierend auf dem angestrebten Soll-Konturverlauf wird dann ein Hubveränderungsverlauf für die Hubveränderungsphase der Honoperation fest vorgegeben. Der Hubveränderungsverlauf legt fest, wie sich die Hublänge und/oder die Hublage der Hubbewegung des Honwerkzeugs während der Honoperation verändern sollen. Bei den Beispielen der Fig. 2A und 2B werden zur Definition bzw. Festlegung des Hubveränderungsverlaufs sogenannte Hubinkremente INK zwischen unmittelbar aufeinanderfolgenden Hüben fest vorgegeben. Die Hubverlagerung während der Honoperation wird dann über die fest vorgegebenen Hubinkremente gesteuert. Im Beispielsfall repräsentieren die Hubinkremente INK die absolute Größe einer Veränderung der axialen Position eines Umkehrpunkts (im Beispielsfall des oberen Umkehrpunkts) der Hubbewegung zwischen einem Hub und dem jeweils unmittelbar darauffolgenden Hub in der gleichen Richtung.
  • Bei der Programmierung von Fig. 2A wird der Hubveränderungsverlauf in der Weise vorgegeben, dass zwischen aufeinanderfolgenden Hüben jeweils Hubinkremente INK der gleichen absoluten Größe liegen, so dass die schrittweise Abnahme der Lage des oberen Umkehrpunkts während der gesamten Hubveränderungsphase in gleich großen Schritten erfolgt. Dies ist jedoch nicht zwingend.
  • Fig. 2B illustriert eine Variante, bei der zwischen manchen aufeinanderfolgenden Hüben unterschiedlich große Hubinkremente INK liegen, so dass die dadurch definierten Stützpunkte STP entlang der axialen Sollkontur in Axialrichtung ungleichmäßig verteilt sind. Dies kann wie folgt verstanden werden. Vorzugsweise werden die jeweiligen Hubinkremente nur so groß gewählt, wie erwartungsgemäß innerhalb eines Doppelhubs Material abgetragen werden kann. Im mittleren Bereich MB soll eine stärkere Steigung der Kontur erzeugt werden als näher an den Bohrungsenden, was im mittleren Bereich einen entsprechend größeren Materialabtrag erfordert. Daher sind dort die Hubinkremente kleiner als dort, wo ein geringerer Materialabtrag benötigt wird. Die Hubveränderung bzw. die Größe der Hubinkremente kann als eine feste Funktion der Steigung der Kontur (des Soll-Konturverlaufs) sein.
  • Ungleichmäßig verteilte Stützpunkte können insbesondere bei nichtlinearen axialen Konturverläufen zweckmäßig sein, also solchen Konturverläufen, die nicht durch eine einfache Geradengleichung beschrieben werden können, beispielsweise zur Erzeugung einer Bohrung mit Flaschenform oder einer Bohrung mit einem zylindrischen und einem konischen Abschnitt oder zur Erzeugung einer Bohrung mit Tonnenform oder mit einer taillierten Form (SanduhrForm).
  • Sind diese vorbereitenden Programmierarbeiten abgeschlossen, so kann die Honbearbeitung beginnen.
  • Im Folgenden werden Verfahrensvarianten beschrieben, bei denen zur Erzeugung eines axial variierenden Materialabtrags an der Bohrungsinnenwand in einer Hubveränderungsphase die Hublänge und/oder die Hublage der Hubbewegung nach einem bestimmten fest vorgegebenen Schema verändert werden.
  • Bei allen hier dokumentierten Honoperationen wird ausgegangen von einer kreiszylindrischen Bohrungsform, die vorab z.B. durch Langhubhonen mit relativ langen Honleisten erzeugt werden kann.
  • Die nachfolgend erläuterten Diagramme der Fig. 3 bis 7 beschreiben einige Ausführungsbeispiele für mit der Honmaschine realisierbaren Honoperationen.
  • In den Diagrammen ist auf der x-Achse die Honzeit tH (in Sekunden) einer Honoperation aufgetragen. Auf der y-Achse sind jeweils in gemeinsamer Auftragung mehrere die Honoperation charakterisierende Parameter aufgetragen. Dazu gehören: die Hubposition HP des Honwerkzeugs, die Zustellposition ZP (bzw. Aufweitposition) der jeweils zugestellten Schneidgruppe, die Hubgeschwindigkeit VH der Spindel; die Drehzahl DZ der Spindel, die Zustellgeschwindigkeit bzw. Aufweitgeschwindigkeit VZ oder die Zustellkraft bzw. Aufweitkraft FZ der jeweils zugestellten Schneidgruppe. Ausgewählte Honparameter sind in nachfolgenden Diagrammen zusammen mit den Verläufen des Sollwerts DSW des Durchmessers der Bohrung und des mittels Durchmessermessung ermittelten Istwerts DIW des Durchmessers in geeigneten Kombinationen dargestellt. Der Sollwert DSW repräsentiert dabei den angestrebten axialen Konturverlauf.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel einer Honoperation in Fig. 3 ist der vorprogrammierte Hubveränderungsverlauf anhand der Kurve HP für die Hubposition gut zu erkennen. Die Hubsteuerung wird so eingestellt, dass das Honwerkzeug nach dem Einfahren des Honwerkzeugs in die Bohrung in einer ersten Honphase PH1 die Bohrung über ihre gesamte Länge über fünf aufeinanderfolgende Doppelhübe bearbeitet. In dieser Phase bleibt die Kreiszylinderform der Ausgangsbohrung im Wesentlichen erhalten, wobei die Formgenauigkeit ggf. erhöht wird. Die darauffolgende zweite Honphase PH2 ist die Hubveränderungsphase, in welcher sich die Hublage des Honwerkzeugs von Hub zu Hub ändert. Im Beispielsfall von Fig. 3 bleibt die axiale Position des unteren Umsteuerpunkts UU konstant, während die axiale Position des oberen Umsteuerpunkts UO durch die Steuerung inkrementell mit vorgegebenem Hubinkrement in Richtung des unteren Umsteuerpunkts verändert wird. Auf diese Weise wird der eintrittsfernere Abschnitt tendenziell mit mehr Hüben bearbeitet als der eintrittsnähere Abschnitt.
  • In einer daran anschließenden dritten Honphase PH3 wird mit der zweiten Aufweitung des doppelt-aufweitenden Honwerkzeugs gearbeitet, um die Oberflächenstruktur der Bohrung zu optimieren, ohne den axialen Konturverlauf dabei zu verändern. Derartige Honoperationen, bei denen die Schneidstoffkörper der Kontur der Bohrung möglichst gut nachlaufen sollen, ohne die makroskopische Gestalt der Bohrung zu verändern, werden hier auch als "Nachlaufhonen" bezeichnet. Es kann z.B. die Endoberfläche mittels einer Glatthonung geglättet werden oder eine Honstruktur mit bestimmten Honwinkel und bestimmter Basisoberfläche durch Strukturhonen erzeugt werden. Im Fall der Strukturhonung kann noch mindestens eine Honoperation folgen, z.B. ein Plateauhonen oder ein Entgrathonen, ggf. zusätzlich auch eine Entschuppen. Diese zusätzlichen Operationen "fahren" der erzeugten Form nach, ohne diese zu beeinträchtigen. Lediglich der Durchmesser kann leicht vergrößert werden, es findet also noch ein gewisser gleichmäßiger Materialabtrag über die gesamte Bohrung statt. Die Schneidstoffkörper der Schneidgruppe für die zweite Aufweitung können individuell flexibel bzw. nachgiebig gelagert sein, um sich besonders gut an die in Axialrichtung der Bohrung sich ändernde Neigungen der Bohrungsinnenfläche anzupassen.
  • Der dargestellte Honprozess ist weiterhin so programmiert, dass innerhalb der ersten Honphase PH1 und innerhalb der zweiten Honphase PH2 (Hubveränderungsphase) jeweils mit konstanter Zustellgeschwindigkeit gefahren wird, so dass sich die Zustellposition ZP (bzw. Aufweitposition) innerhalb dieser Phasen jeweils linear vergrößert. Dabei ändert sich die Zustellposition in der ersten Honphase langsamer als in der zweiten Honphase PH2, in welcher die konische Form durch Honen erzeugt werden soll.
  • Während der gesamten Honoperation ist das Durchmesser-Messsystem der Honmaschine aktiv, so dass während allen Honphasen Messungen des Ist-Durchmessers der Bohrung durchgeführt werden können, um Durchmesser-Messsignale zu ermitteln, die den Ist-Durchmesser der Bohrung in dem jeweils gemessenen Bohrungsabschnitt repräsentieren. Die Kurve DIW repräsentiert die Ist-Werte der Durchmessermessung. Die Kurve DSW repräsentiert dagegen die zugehörigen Sollwerte des Durchmessers, die sich aus dem angestrebten Soll-Konturverlauf ergeben. Es ist erkennbar, dass sich während der Hubveränderungsphase Durchmesserabweichungen in beide Richtungen ergeben können. Diese Durchmesserabweichungen werden durch einen Soll-Ist-Vergleich zwischen dem ermittelten Ist-Durchmesser und einem zugeordneten Soll-Durchmesser in einer Recheneinheit der Steuerung ermittelt.
  • Bei dem exemplarischen Honprozess der Fig. 3 wird die Hubgeschwindigkeit VH des Honwerkzeugs während der Hubveränderungsphase als zu regelnde Größe bzw. zu regelnder Honparameter genutzt. Aus der Kurve VH ist ersichtlich, dass die Hubgeschwindigkeit während der ersten Honphase PH1 konstant bleibt, während sie während der Hubveränderungsphase (zweite Honphase PH2) sowohl Phasen mit zunehmender Hubgeschwindigkeit als auch Phasen mit abnehmender Hubgeschwindigkeit aufweist. Die Regelung ist so konfiguriert, dass die Hubgeschwindigkeit gegenüber der vorhergehenden Hubgeschwindigkeit verringert wird, wenn der Ist-Durchmesser um einen vorbestimmten Wert kleiner als der Soll-Durchmesser wird. Umgekehrt wird die Hubgeschwindigkeit erhöht, wenn der Ist-Durchmesser signifikant größer wird als der zugehörige Soll-Durchmesser. Da die Zustellung mit konstanter Zustellgeschwindigkeit erfolgt, wird bei einer Reduzierung der Hubgeschwindigkeit im gerade bearbeiteten Bohrungsabschnitt mehr Material abgetragen als ohne diese Reduzierung.
  • Im Beispiel von Fig. 3 ergibt sich im Zeitfenster von tH = ca. 15 s bis tH = ca. 20 s, dass der Ist-Durchmesser schwächer zunimmt als der Soll-Durchmesser, so dass der Ist-Durchmesser (DIW) etwa ab tH = 17 s den Soll-Durchmesser unterschreitet. In dieser Phase nimmt die Hubgeschwindigkeit kontinuierlich zu. Wenn ein zulässiger Grenzwert für die Durchmesserabweichung überschritten wird (etwa bei tH = 21 s), erfolgt bei DIW < DSW ein Regeleingriff in der Weise, dass die Hubgeschwindigkeit reduziert wird. Dadurch wird mittels der folgenden Hübe mehr Material im Bohrungsabschnitt abgetragen, so dass der Durchmesser-Istwert (DIW) sich dem Sollwert wieder annähert und diesen ggf. dann auch bei ca. 25 s wieder überschreitet. Übersteigt die Durchmesserabweichung einen Grenzwert, so greift die Regelung wieder ein und erhöht die Hubgeschwindigkeit wieder (ab ca. tH = 25 s). Somit kann der Ist-Durchmesser allein durch Regelung der Hubgeschwindigkeit ohne Änderung des Hubveränderungsverlaufs in einem engen Toleranzbereich um den Soll-Durchmesser DSW gehalten werden.
  • Im Beispielsfall wird für jeden Doppelhub eine individuelle Einstellung bzw. Veränderung des Werts des zu regelnden Honparameters (hier: Hubgeschwindigkeit) berechnet. Dadurch wird eine besonders feinfühlige Regelung erreicht, wodurch die angestrebte Bohrungsform mit besonders guter Genauigkeit erzielt werden kann.
  • Bei dem Honprozess gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 gelten für den zeitlichen Verlauf der Hubposition HP und der Zustellposition ZP die gleichen Aussagen wie beim Beispiel von Fig. 3. Es wird also mit demselben axialen Soll-Konturverlauf und demselben Hubveränderungsverlauf gearbeitet. Auch bezüglich des Verlaufs des Soll-Durchmessers der Bohrung (DSW) und des Ist-Durchmessers während des Honens (DIW) gibt es keine Unterschiede. Im Unterschied zum Honprozess von Fig. 3 wird jedoch hier nicht die Hubgeschwindigkeit VH, sondern die Drehzahl DZ des Honwerkzeugs als zu regelnde Größe bzw. als zu regelnder Honparameter genutzt. Ergibt beispielsweise der Soll-Ist-Vergleich, dass der Ist-Durchmesser DIW den Soll-Durchmesser DSW um mehr als eine zulässige Durchmesserabweichung (Grenzwert) unterschreitet, so greift die Regelung in der Weise ein, dass die Drehzahl erhöht wird (im Beispielsfall bei einer Honzeit von ca. 21 s). Ergibt der Soll-Ist-Vergleich, dass der Ist-Durchmesser DIW tendenziell zu groß wird, greift die Regelung in der Weise ein, dass die Drehzahl reduziert wird (beispielsweise Regelungseingriff bei ca. t = 25 s). Diese Regelung ist zweckmäßig, da bei einer Drehzahlerhöhung (bei unveränderter Hubgeschwindigkeit) die Schnittgeschwindigkeit größer wird und somit ein größerer Materialabtrag pro Zeiteinheit erreicht werden kann.
  • Bei dem anhand von Fig. 5 erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Zustellgeschwindigkeit bzw. Aufweitgeschwindigkeit VZ als zu regelnder Hubparameter genutzt. Der Soll-Konturverlauf sowie der vorgegebene Hubveränderungsverlauf (repräsentiert durch Kurve HP) bleiben gegenüber den vorherigen Beispielen unverändert. Gleiches gilt für den hypothetischen Verlauf des Sollwerts und des Istwerts des Durchmessers (Kurven DSW und DIW). Da sich die Zustellgeschwindigkeit durch einen Regeleingriff verändert, ändert sich auch die Steigung der Kurve ZP für die Zustellposition, da im Diagramm die Abhängigkeit von der Honzeit dargestellt ist. Unterschreitet der Ist-Durchmesser den Soll-Durchmesser um mehr als den zulässigen Grenzwert, so wird die Aufweitgeschwindigkeit erhöht (siehe zum Beispiel Regelungseingriff bei Honzeit ca. 21 s). Wird dagegen der Ist-Durchmesser um mehr als die zulässige Durchmesserabweichung zu groß, so wird die Aufweitgeschwindigkeit verringert (siehe zum Beispiel Regelungseingriff bei t = 25 s).
  • In entsprechender Weise kann die Honoperation durchgeführt werden, wenn die Aufweitkraft des Honwerkzeugs als zu regelnde Größe genutzt wird. Dies wird am Beispiel des Diagramms von Fig. 6 erläutert. Die Verläufe der Hubposition HP, der Aufweitposition ZP sowie des Soll-Durchmessers und des Ist-Durchmessers (DSW und DIW) der Bohrung sind die gleichen wie bei den vorhergehenden Beispielen. Es wird, genau wie bei den Beispielen der Fig. 3 und 4, mit konstanter Zustellgeschwindigkeit in der Hubveränderungsphase gearbeitet. Die zu regelnde Größe ist die Aufweitkraft FZ. Diese wird aufgrund eines Regeleingriffs erhöht, wenn der Ist-Durchmesser außerhalb einer zulässigen Durchmesserabweichung zu klein wird, während die Aufweitkraft verringert wird, wenn der Durchmesser zu groß wird. Dies ist an den Regelungseingriffen bei Honzeiten t = 21 s und t = 25 s gut zu erkennen.
  • Anhand der obigen Diagramme werden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, bei denen jeweils nur ein einziger Honparameter als geregelte Größe genutzt wird, während alle anderen Honparameter einer Vorgabe folgen und nicht in Abhängigkeit vom Ergebnis der Durchmessermessung variiert werden. Häufig kann es sinnvoll sein, mindestens zwei, also zwei oder mehr, Honparameter der Honparameter-Gruppe synchron in Abhängigkeit von den Durchmesser-Messsignalen zu verändern, um ein bestimmtes Bearbeitungsergebnis zu erreichen. Die Diagramme in Fig. 7 und Fig. 9 zeigen dazu Ausführungsbeispiele.
  • Bei der anhand von Fig. 7 offenbarten Bearbeitung sind die Verläufe der Hubposition, des Durchmesser-Ist-Wertes und des Durchmesser-Soll-Wertes gleich wie bei den anderen Ausführungsbeispielen. Der Honparameter Hubgeschwindigkeit (Kurve VH) und der Honparameter Drehzahl (Kurve DZ) werden jeweils in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Durchmessermessung geregelt und entsprechend dieser Ergebnisse ggf. variiert. Die Drehzahl und die Hubgeschwindigkeit werden nicht unabhängig voneinander geregelt, sondern in der Weise, dass das am Honwerkzeug wirkende Drehmoment (Kurve DM) in allen drei Phasen der Honbearbeitung weitgehend konstant bleibt bzw. nur geringfügig um einige Prozent variiert. Dies ist ein Anzeichen dafür, dass die Eingriffsbedingungen zwischen Schneidstoffkörper und Bohrungsinnenwand relativ konstant gehalten werden können. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die Formgenauigkeit besonders hoch bzw. die Abweichungen zwischen der erzielbaren Ist-Form und der angestrebten Soll-Form sehr gering bleiben.
  • Anhand von Fig. 8 wird ein Aspekt des Anmeldungsgegenstands beschrieben, der beispielsweise bei der Bearbeitung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen relevant sein kann, wo die Bauteilumgebung der Bohrung häufig strukturell uneinheitlich ist. Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Bohrung BO, die im fertig bearbeiteten Zustand eine durchgehend konische Form haben soll und die in einem eintrittsnahen ersten Bohrungsabschnitt BA1 eine relativ dicke Bohrungswandung aufweist, während entfernt vom Bohrungseintritt in der Nähe des Bohrungsaustritts ein zweiter Bohrungsabschnitt BA2 existiert, bei dem die Wandung wesentlich dünner ist, so dass das Werkstück in diesem Bereich labiler ist als näher am Bohrungseintritt. Unter anderem für solche Bearbeitungsaufgaben kann eine bohrungsspezifische, axial selektive Programmierung der Honoperation vorteilhaft sein, bei der für den ersten Bohrungsabschnitt BA1 und den zweiten Bohrungsabschnitt BA2 unterschiedliche Sub-Gruppen von Honparametern der Honparameter-Gruppe als Regelgröße vorgegeben oder zugelassen werden. Eine Honoperation kann beispielsweise so aussehen, dass im relativ stabileren ersten Bohrungsabschnitt BA1 primär der Zustelldruck als Regelgröße variiert wird, im zweiten Bohrungsabschnitt BA2 dagegen der Zustelldruck bzw. die Zustellgeschwindigkeit reduziert und dafür mit höherer Hubgeschwindigkeit gearbeitet wird, um den gewünschten hubspezifischen Materialabtrag zu erreichen.
  • Das Diagramm in Fig. 9 zeigt in entsprechender Darstellung zu den obigen Diagrammen einen beispielshaften Honprozess mit den zeitlichen Verläufen bestimmter, den Materialabtrag bestimmender Honparameter. Dabei wird eine Bohrung bearbeitet, die in einem unteren Bereich nahe dem Bohrungsaustritt einen relativ labileren zweiten Bohrungsabschnitt BA2 aufweist, der mechanisch schwächer ist als ein näher am Bohrungseintritt liegender erster Bohrungsabschnitt BA1 (vgl. Fig. 8). Für die Bearbeitung dieses mechanisch relativ labileren Bereichs wird die Zustellgeschwindigkeit (Kurve VZ) reduziert und die Hubgeschwindigkeit (Kurve VH) erhöht (siehe Kurvenverläufe bei ca. tH = 27s). Daraus resultiert eine wandungsschonende Bearbeitung in diesem Bereich. Sollte in diesem Bereich zusätzlich der Soll-Durchmesser vom Ist-Durchmesser signifikant abweichen, so kann beispielsweise die Hubgeschwindigkeit (Kurve VH) in diesem Bereich entsprechend zusätzlich reguliert werden. In einem konkreten Beispielsfall wurde wegen einer Schwachstelle in der Bohrungswand die Zustellgeschwindigkeit in der Größenordnung von ca. ein µ/s reduziert und die Hubgeschwindigkeit in der Größenordnung um zwei m/min erhöht. Ist in diesem Bereich der Durchmesser zu klein, kann die Hubgeschwindigkeit nochmals zusätzlich um Beispielsweise zwei m/min erhöht werden. Für einen axial selektiven Eingriff, also unterschiedlicher Honparameter-Kombinationen in unterschiedlichen axialen Abschnitten der Bohrung, sind grundsätzlich alle Kombinationen zwischen Drehzahl, Hubgeschwindigkeit, Zustellgeschwindigkeit und Zustellkraft nutzbar.
  • Eine durchgängig konische Bohrungsform ist in den Ausführungsbeispielen nur beispielhaft genannt. Eine Bohrung kann auch einen axialen Konturverlauf haben, der z.B. der Form einer Tonne (Durchmesser in der Mitte größer als oben und unten) oder einer Flaschenform (oben und unten zylindrisch mit unterschiedlichen Durchmessern sowie konischen Übergang dazwischen) entspricht.

Claims (14)

  1. Honverfahren zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mithilfe mindestens einer Honoperation, insbesondere zum Honen von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen, worin
    während einer Honoperation ein an eine Spindel angekoppeltes, aufweitbares Honwerkzeug innerhalb der Bohrung zur Erzeugung einer Hubbewegung in Axialrichtung der Bohrung hin und her bewegt und gleichzeitig zur Erzeugung einer der Hubbewegung überlagerten Drehbewegung gedreht wird,
    eine in Bezug auf eine Bohrungsachse rotationssymmetrische, von der Kreiszylinderform abweichende Bohrungsform mit einem axialen Konturverlauf erzeugt wird, und
    zur Erzeugung eines axial variierenden Materialabtrags in mindestens einer Hubveränderungsphase eine Hublänge und/oder eine Hublage der Hubbewegung verändert wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    vor Beginn der Honoperation ein axialer Soll-Konturverlauf vorgegeben wird, der die Abhängigkeit des Soll-Durchmessers von der axialen Position in der zu bearbeitenden Bohrung repräsentiert,
    basierend auf dem Soll-Konturverlauf ein Hubveränderungsverlauf für die Hubveränderungsphase fest vorgegeben wird;
    während der Hubveränderungsphase eine Messung des Ist-Durchmessers der Bohrung zur Ermittlung eines Durchmesser-Messsignals durchgeführt wird, das den Ist-Durchmesser der Bohrung in einem gemessenen Bohrungsabschnitt repräsentiert;
    ein Soll-Ist-Vergleich zwischen dem ermittelten Ist-Durchmesser und einem zugeordneten Soll-Durchmesser zur Ermittlung einer Durchmesserabweichung durchgeführt wird und
    während der Hubveränderungsphase mindestens ein den Materialabtrag beeinflussender Honparameter in Abhängigkeit vom Ergebnis des Soll-Ist-Vergleichs variabel gesteuert wird, wobei der fest vorgegebene Hubveränderungsverlauf nicht geändert wird.
  2. Honverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der den Materialabtrag beeinflussender Honparameter ausgewählt ist aus der Honparameter-Gruppe:
    Hubgeschwindigkeit der Hubbewegung des Honwerkzeugs;
    Drehzahl der Drehbewegung des Honwerkzeugs;
    Zustellgeschwindigkeit bei einer eine Aufweitung einer Schneidgruppe des Honwerkzeugs;
    Zustellkraft bei einer Aufweitung einer Schneidgruppe des Honwerkzeugs.
  3. Honverfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer
    Veränderung der Hubgeschwindigkeit die Hubgeschwindigkeit reduziert wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist und erhöht wird, wenn der Ist-Durchmesser größer als der Soll-Durchmesser ist.
    und/oder
    dass bei einer Veränderung der Drehzahl die Drehzahl reduziert wird, wenn der Ist-Durchmesser größer als der Soll-Durchmesser ist und erhöht wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist.
    und/oder
    dass bei einer Veränderung der Zustellgeschwindigkeit die Zustellgeschwindigkeit erhöht wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist und reduziert wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist.
    und/oder
    dass bei einer Veränderung der Zustellkraft die Zustellkraft erhöht wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist und reduziert wird, wenn der Ist-Durchmesser kleiner als der Soll-Durchmesser ist.
  4. Honverfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Veränderung eines der Honparameter der Honparameter-Gruppe mindestens ein zweiter Honparameter der Honparameter-Gruppe synchron derart verändert wird, dass eine durch die Veränderung eines der Honparameter verursachte Veränderung über die Spindel auf das Honwerkzeug übertragenen Drehmoments mindestens zum Teil kompensiert wird.
  5. Honverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelungseingriff durch Veränderung eines der Honparameter der Honparameter-Gruppe nur dann erfolgt, wenn die Durchmesserabweichung einen vorgebbaren endlichen Grenzwert übersteigt.
  6. Honverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Festlegung des Hubveränderungsverlaufs Hubinkremente (INK) fest vorgegeben werden, wobei ein Hubinkrement die absolute Größe einer Veränderung der axialen Position eines Umkehrpunkts der Hubbewegung zwischen einem Hub und dem unmittelbar folgenden nächsten Hub in der gleichen Richtung repräsentiert, wobei vorzugsweise die Hubinkremente als eine feste Funktion der Steigung des Soll-Konturverlaufs vorgegeben werden, insbesondere der Steigung des Soll-Konturverlaufs im oberen und unteren Umsteuerpunkt.
  7. Honverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekennzeichnet durch eine bohrungsspezifische, axial selektive Programmierung, bei der die Bohrung in einen ersten Bohrungsabschnitt und mindestens einen zweiten Bohrungsabschnitt aufgeteilt wird, wobei für den ersten Bohrungsabschnitt und den zweiten Bohrungsabschnitt unterschiedliche Sub-Gruppen von Honparametern der Honparameter-Gruppe als Regelgrößen vorgegeben oder zugelassen werden.
  8. Honverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Doppelhub eine individuelle Einstellung eines Werts des mindestens einen Honparameters der Honparameter-Gruppe berechnet wird.
  9. Honverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während der Hubveränderungsphase ein Honwerkzeug (150) verwendet wird, das eine ringförmige Schneidgruppe (155) mit mehreren um den Umfang eines Werkzeugkörpers (152) verteilten, radial zustellbaren Schneidstoffkörpern (156) aufweist, deren in Axialrichtung gemessene axiale Länge kleiner ist als der wirksame Außendurchmesser der Schneidgruppe bei vollständig in Radialrichtung zurückgezogenen Schneidstoffkörpern.
  10. Honverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Honwerkzeug (150) mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:
    (i) die axiale Länge der Schneidstoffkörper liegt bei weniger als 50% des wirksamen Außendurchmessers der Schneidgruppe (155), insbesondere zwischen 10% und 30% dieses Außendurchmessers;
    (ii) die axiale Länge der Schneidstoffkörper liegt im Bereich von 5 mm bis 90 mm;
    (iii) die axiale Länge der Schneidstoffkörper beträgt weniger als 35% der Bohrungslänge der Bohrung;
    (iv) die Schneidstoffkörper sind als in Umfangsrichtung schmale Schneidstoffleisten (156) ausgebildet, deren in Umfangsrichtung gemessene Breite klein gegenüber der axialen Länge der Schneidstoffleisten ist, wobei vorzugsweise ein Aspektverhältnis zwischen Länge und Breite im Bereich von 4:1 bis 20:1 liegt;
    (v) im axialen Bereich der Schneidstoffkörper (156), insbesondere auf halber Höhe der axialen Länge der Schneidstoffkörper, sind Messsensoren eines Durchmesser-Messsystems angebracht, insbesondere Messdüsen (172-1, 172-2) eines pneumatischen Durchmesser-Messsystems.
  11. Honverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Honwerkzeug mit Doppelaufweitung verwendet wird, wobei die Schneidgruppe zwei Untergruppen von Schneidstoffkörpern aufweist, die separat voneinander zustellbar sind, wobei vorzugsweise die Schneidstoffkörper der Untergruppen unterschiedlich feine oder grobe Körnung aufweisen.
  12. Honverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Honwerkzeug verwendet wird, bei dem die Schneidgruppe (130) mehrere radial zustellbare Schneidstoffkörper-Träger (158) aufweist, die jeweils einen Umfangswinkelbereich abdecken, der größer ist als die axiale Länge der Schneidstoffkörper, wobei vorzugsweise jeder der Schneidstoffkörper-Träger zwei, drei, vier oder mehr einzelne Schneidstoffkörper (156) in Form schmaler Honleisten trägt.
  13. Honverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Honwerkzeug verwendet wird, das nicht-schneidende Führungsleisten zur Führung des Honwerkzeugs in der Bohrung aufweist, wobei die Führungsleisten fest am Werkzeugkörper montiert oder separat von den Schneidstoffkörpern zustellbar sind.
  14. Bearbeitungsmaschine (100) zur Feinbearbeitung einer Innenfläche (214) einer Bohrung (210) in einem Werkstück (200) mithilfe mindestens einer Honoperation, insbesondere zum Honen von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen, mit mindestens einer Spindel (140) zur Bewegung eines an die Spindel angekuppelten Honwerkzeugs (150) innerhalb der Bohrung derart, dass durch mindestens einen an dem Honwerkzeug angebrachten Schneidstoffkörper (156) eine Bearbeitung der Innenfläche erfolgt, wobei eine Steuereinrichtung (180) der Bearbeitungsmaschine dafür eingerichtet ist, Durchmesser-Messsignale eines Durchmesser-Messsystems (170) zu verarbeiten und einen Hubantrieb und/oder einen Drehantrieb (160) der Spindel und/oder einen Zustellantrieb in Abhängigkeit von den Durchmesser-Messsignalen zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsmaschine dafür konfiguriert ist, ein Honverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 an dem Werkstück durchzuführen.
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