EP3921118B1 - Honing tool and fine machining method using the honing tool - Google Patents

Honing tool and fine machining method using the honing tool Download PDF

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EP3921118B1
EP3921118B1 EP20703181.6A EP20703181A EP3921118B1 EP 3921118 B1 EP3921118 B1 EP 3921118B1 EP 20703181 A EP20703181 A EP 20703181A EP 3921118 B1 EP3921118 B1 EP 3921118B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
honing
cutting material
material bodies
carriers
Prior art date
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Active
Application number
EP20703181.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3921118C0 (en
EP3921118A1 (en
Inventor
Florian KRANICHSFELD
Joachim Weiblen
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Elgan Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG filed Critical Elgan Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
Publication of EP3921118A1 publication Critical patent/EP3921118A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3921118C0 publication Critical patent/EP3921118C0/en
Publication of EP3921118B1 publication Critical patent/EP3921118B1/en
Active legal-status Critical Current
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/08Honing tools
    • B24B33/084Honing tools having honing stones at the end of bars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/08Honing tools
    • B24B33/083Honing tools with different sets of honing stones

Definitions

  • the invention relates to a honing tool according to the preamble of claim 1 and a fine machining method according to the preamble of claim 13.
  • a preferred area of application is the fine machining of cylinder running surfaces in the production 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 engines are exposed to strong tribological stress during operation. Therefore, when producing cylinder blocks or cylinder liners, it is important to machine these cylinder surfaces in such a way that sufficient lubrication is later guaranteed by a lubricant film under all operating conditions and that the frictional resistance between parts moving relative to one another is kept as low as possible.
  • Honing is a machining process with geometrically undetermined cutting edges.
  • an expandable honing tool is moved up and down or back and forth within the bore to be machined to produce a lifting movement in the axial direction of the bore and at the same time rotated to produce a rotary movement superimposed on the lifting movement.
  • the cutting material bodies attached to the honing tool are pressed onto the inner surface to be machined via a feed system with a feed force acting radially to the tool axis.
  • a cross-cut pattern with crossing machining marks which are also referred to as "honing grooves" is usually created on the inner surface.
  • the optimization of the tribological system of pistons/piston rings/cylinder running surface is of particular importance in order to achieve low friction, low wear and low oil consumption.
  • the macroscopic shape (macro shape) of the holes and the surface structure are particularly important.
  • a bore shape that deviates from the circular cylindrical shape is created using fine drilling and/or honing.
  • Such bore shapes are generally asymmetrical in the axial direction and/or in the circumferential direction because the deformations of the cylinder block are also generally not symmetrical.
  • the circular cylindrical shape should usually be as ideal as possible, so that the piston ring package can seal well over the entire bore circumference.
  • the DE 10 2013 204 714 A1 discloses honing tools that are suitable, among other things, for machining rotationally symmetrical bores that have bore sections of different diameters and/or shapes. This means that, for example, rotationally symmetrical bores with a bottle shape, a cone shape or a barrel shape can be machined and/or created.
  • the honing tool has an annular expandable cutting group with a plurality of cutting material bodies distributed around the circumference of the tool body, the axial length of which, measured in the axial direction (parallel to the tool axis), is smaller than an effective outer diameter of the cutting group when the cutting material bodies are completely retracted.
  • the cutting group has several radially adjustable carriers which carry cutting material bodies in the form of honing segments on their radial outer sides, each of which covers a circumferential angle range that is larger than the axial length of the cutting group.
  • honing tools are particularly suitable for producing an axial contour and/or for tracking an already existing axial contour of the bore.
  • short axial lengths of the cutting group can be advantageous in order to generate sufficient surface pressure for machining.
  • the cutting group has a plurality of radially adjustable supports, each of which covers a circumferential angle range that is larger than the axial length of the cutting group, it can be achieved, among other things, that, for example, transverse bores in the wall of a cylinder barrel can be bridged in the circumferential direction during honing, so that despite the axially short cutting material body, there is no risk of uneven machining in the area of transverse holes.
  • the DE 10 2014 212 941 A1 The applicant shows similar honing tools with an annular cutting group that is relatively short in the axial direction and in which a large portion of the circumference is occupied by cutting means.
  • a guide group with adjustable guide strips is provided.
  • the annular cutting group has relative circumferential direction wide carriers that can be delivered radially together via a delivery system.
  • the outer sides of the carriers are covered with a shell-shaped solid covering (honing segment). It can also be the case that the outer sides each carry cutting material bodies with axial longitudinal grooves, so that the radially outer cutting surfaces are interrupted several times in the circumferential direction.
  • Variants are also described in which several relatively narrow honing stones are attached to the outside of the rigid supports, which are curved in a circular arc in the circumferential direction and are at a circumferential distance from one another, so that groove-like spaces form between the honing stones.
  • the grooves or gaps enable efficient supply and removal of cooling lubricant and removal of abrasion.
  • non-cylindrical bores e.g. rotationally symmetrical bores with bottle shape, cone shape or barrel shape
  • machining non-cylindrical bores e.g. rotationally symmetrical bores with bottle shape, cone shape or barrel shape
  • local roughness is undesirably too high, oil consumption and blow-by can be increased, for example.
  • too little material is removed locally, the risk of seizing during operation of an internal combustion engine can increase due to insufficient removal of material damage from upstream processing stages.
  • the micrograph Near the axial ends of a hole, the micrograph may differ from the micrograph in the rest of the hole.
  • a honing tool for machining an inner surface of a bore in a workpiece using at least one honing operation, comprising: a tool body that defines a tool axis, a first cutting group attached to the tool body with a plurality of radially adjustable first carriers, which are arranged by means of a assigned first cutting group delivery system can be delivered radially to the tool axis, and carries on the outside a single first cutting material body in the circumferential direction, which are arranged at a mutual distance from one another; and a second cutting group attached to the tool body with a plurality of radially adjustable second carriers, which can be delivered radially to the tool axis independently of the first carriers by means of an associated second cutting group delivery system, each second carrier carrying a single, narrow second cutting material body on its radial outside.
  • the invention provides a honing tool with the features of claim 1. Furthermore, a fine machining method with the features of claim 13 is provided. Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.
  • the honing tool has a tool body that defines a tool axis. Directions parallel to the tool axis are called "axial direction” or "axial direction”.
  • Two cutting groups that can be delivered independently of one another are attached to the tool body, namely a first cutting group and a second cutting group.
  • the first cutting group has a plurality of first carriers, which can be advanced radially to the tool axis by means of an assigned first delivery system.
  • the first supports each cover a relatively wide circumferential angle range of at least 20° on their radial outside.
  • the circumferential angle range covered by a first carrier can be, for example, 25° or more or 30° or more.
  • the circumferential angle range is preferably at most 120° or at most 90°.
  • first carriers can vary from embodiment to embodiment, for example depending on their circumferential width.
  • Preferably three or more first carriers are provided, for example three, four, five or six first carriers, possibly only two first carriers.
  • the first carriers carry on their relatively wide radial outer sides either a single first cutting material body that is relatively wide in the circumferential direction, e.g. in the manner of a shell-shaped solid covering with a continuous (uninterrupted) or interrupted by grooves cutting surface, or several narrow first cutting material bodies, which are at a mutual distance (in the circumferential direction ) are arranged to each other.
  • Most of the first carriers have the same type of first cutting coating (full coating, possibly with grooves or a group of strips with several narrow first cutting material bodies), but this is not mandatory.
  • the second cutting group which is also attached to the tool body, has a plurality of second carriers which are directed radially by means of an assigned second delivery system Tool axis can be delivered.
  • Each of the second carriers only carries a single, narrow second cutting material body on its radial outside.
  • a cutting material body describes the abrasive elements of the honing tools.
  • a cutting material body which can also be referred to as a cutting coating, essentially consists of irregularly shaped cutting grains of different shapes and sizes, which are bound within a bonding system.
  • a honing tool can be adapted particularly precisely to the desired machining task.
  • Cutting grains can be, for example, diamond grains or cubic boron nitride (CBN) grains.
  • CBN cubic boron nitride
  • Cutting grains can also be made of corundum and/or other types of ceramic materials, such as SiC.
  • the bond can, for example, consist of a ceramic material or synthetic resin.
  • Metallic bonding systems e.g. galvanically produced bonds or sintered bonds, are also possible, and if necessary also soldered bonds.
  • narrow in connection with cutting material bodies means that the width of the (narrow) cutting material bodies in the circumferential direction is significantly smaller than a length measured in the axial direction.
  • An aspect ratio between (axial) length and (measured in the circumferential direction) width can be, for example, in the range of 5 or more, in particular in the range of 8 to 25.
  • Narrow cutting material bodies are often also referred to as cutting strips or honing stones.
  • the narrow first cutting material bodies can, for example, have circumferential widths in the range of 1.5 mm to 5 mm, possibly also above or below.
  • a first cutting material body that is relatively wide in the circumferential direction which can be designed, for example, in the manner of a shell-shaped solid covering, preferably has a significantly smaller aspect ratio, which can be, for example, in the range of 3 or less, possibly also 1 or less, so that the width in the circumferential direction can be greater than the axial length.
  • the optimal dimensions of the cutting material bodies generally depend on the effective diameter of the honing tool or the diameter of the hole to be machined.
  • the cutting material bodies of the first cutting group and the second cutting group are arranged in an axially relatively short cutting area.
  • the cutting area has a length, measured in the axial direction, which is significantly smaller than an effective outer diameter of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. “Much smaller” means that the axial length or extent of the cutting area is at most 80% of the effective outside diameter of the cutting groups. In other words, “significantly smaller” means: at least 20% smaller.
  • the axial length can, for example, be less than half the effective outside diameter.
  • the first cutting material bodies and the second cutting material bodies are therefore arranged such that they all lie completely within a relatively short cutting area when viewed in the axial direction.
  • honing tools are particularly suitable for producing bore shapes with an axial contour, i.e. different diameters in the axial direction. Alternatively or additionally, they can also be used to track such an existing axial contour of the bore.
  • the axial length or extent of the cutting area can, for example, be less than 40% of the effective outer diameter of the cutting groups and/or less than 20% of the bore length of the bore.
  • Each of the first carriers covers a certain, relatively wide circumferential area with the first cutting material bodies attached to it (e.g. a wide full covering or several narrow, strip-shaped cutting material bodies per carrier). It has been shown that when honing using the first cutting group, particularly good roundness values can be achieved in the hole created. In the variants with several narrow cutting material bodies per first carrier, due to the large number of first cutting material bodies, which are simultaneously in engagement with the inner wall of the bore, good service life is achieved even with a shape that removes a lot of material. In the variants with relatively wide first cutting material bodies, relatively efficient material removal with little wear is also possible.
  • the second cutting group with individual, relatively narrow cutting material bodies offers other advantages. It was found that individual second cutting material bodies, which can be delivered individually in different radial directions, tend to rest more firmly (better, more uniform surface contact) on an existing surface than first cutting material bodies, which only rest together or in groups per second carrier in a common radial direction on the inner wall of the bore can be pressed. This makes it possible to achieve particularly high surface qualities.
  • the total cutting area of the second cutting group can be less than the total cutting area of the first cutting group. This can be particularly beneficial if... With the second cutting group, only relatively little substantial material removal is to be achieved, for example when plateau honing or when smoothing a surface that has previously been machined with a coarser cutting material.
  • the first and second cutting groups can be adapted to each other and to the honing process with regard to the type and dimensions of the cutting material bodies in such a way that they wear more or less equally or at the same rate during the intended honing process. This is, among other things, favorable for economical new equipment.
  • the number of second cutting material bodies is greater than the number of first cutting material bodies, among other things in order to obtain comparable service lives and overlaps.
  • first cutting material bodies are preferably attached to the radial outside of a first carrier, for example three, four, five, six, seven or more first cutting material bodies.
  • first carrier for example three, four, five, six, seven or more first cutting material bodies.
  • the mutual distance between immediately adjacent first cutting material bodies is in the order of magnitude of the circumferential width of the cutting material bodies or less. If the mutual distance is smaller than the circumferential width of the first cutting material bodies, a relatively high surface area of the abrasive material of the first cutting material bodies can be ensured when viewed in the circumferential direction, so that high material removal is possible with at the same time low wear. Removed material chips can be easily removed by means of cooling lubricant through the channels located between the first cutting material bodies, so that the risk of clogging of the abrasive outer surfaces of the cutting material bodies can be kept low.
  • the first cutting material bodies carried by a first carrier with their external cutting surfaces cover a total circumferential angle range which corresponds to at least 30% or at least 50% of the circumferential width of the carrier, so that a relatively large total cutting surface is used in the first cutting group when viewed in the circumferential direction and thus, if necessary, a relatively high removal rate can be achieved with a long service life.
  • the second cutting group has relatively few narrow second cutting material bodies that can be delivered in different radial directions, for example four, six, eight or ten second cutting material bodies.
  • the second cutting material bodies can be distributed symmetrically or asymmetrically over the circumference of the honing tool.
  • first carriers and second carriers and the associated cutting material bodies are arranged alternately in the circumferential direction on the tool body.
  • the distribution in the circumferential direction can vary.
  • at least one second carrier is arranged between first carriers that are adjacent in the circumferential direction. It may be that exactly one second carrier with an associated second cutting material body is arranged between a pair of immediately adjacent first carriers. Elsewhere on the circumference and/or in another embodiment, it may be the case that two or more second carriers are arranged between immediately adjacent first carriers, so that there are second carriers that are immediately adjacent in the circumferential direction. In this way, the density of the second carriers and/or the second cutting material bodies carried by them, viewed in the circumferential direction, can be optimized for each application.
  • first and second supports viewed in the circumferential direction
  • first carriers and the second carriers are arranged unevenly distributed in the circumferential direction, in particular in such a way that intermediate circumferential angles vary.
  • the arrangement is such that pairs of similar carriers and cutting material bodies are arranged at diametrically opposite positions on the circumference, so that during delivery, due to this symmetry, there are no design-related resulting transverse forces that lead to an unwanted deflection of the honing tool during machining can.
  • the first cutting material bodies and the second cutting material bodies can have the same length in the axial direction. Furthermore, if all are arranged in the same axial section, the axial length of the cutting area results from the axial length of the first and second cutting material bodies.
  • the first and second cutting material bodies can also be axially slightly offset from one another, so that the axial length of the cutting area can become slightly larger than the axial length of the longest of the cutting material bodies.
  • the first cutting material bodies are shorter in the axial direction than the second cutting material bodies.
  • the axial length of the first cutting material bodies can be, for example, less than 80% or less than 70% of the axial length of the second cutting material bodies, but generally not less than 50% of this length.
  • the second cutting material bodies are mounted in an elastically flexible manner with respect to the tool body.
  • the elastically flexible mounting can improve the ability of the second cutting material bodies to follow contours without contact pressure peaks, which can have a positive effect on the quality of the surfaces that can be achieved.
  • Elastic compliance can be achieved in different ways. For example, it is possible to work within the second delivery system up to the carrier without design-related flexibility and to provide elastic flexibility between the carrier and the cutting material body being carried. This can be achieved, for example, by arranging an elastically flexible intermediate layer in an intermediate space between a cutting material body and the carrier carrying the cutting material body, which can be formed, for example, by a layer made of an elastomer. The intermediate layer can completely fill the gap to avoid the penetration of cutting agent residues or abrasion.
  • DE 10 2017 202 573 A1 referred to the applicant, which describes the implementation options for this.
  • the elastic compliance is achieved in that the second carrier has an elastically flexible section with (support material-free) recesses and spring elements formed in one piece with the carrier close to or adjacent to a second cutting material body.
  • the spring force can be specified with high precision during the production of the carrier. This solution is also extremely robust and durable.
  • the spring effect is retained in the long term.
  • the spring characteristics e.g. the “hardness” of the suspension, can be precisely adjusted. Some of the free spaces in the spring area may be filled. Regardless of the other features of the invention, these measures can also be used for honing tools not according to the invention with elastic flexibility in the honing tool
  • the honing tool has a guide group with a plurality of guide strips distributed around the circumference of the tool body. These can be firmly attached to the tool body. Individual, several or all guide strips can extend at least partially into axial areas outside the cutting area. In some embodiments, the guide strips are arranged exclusively within the cutting area. This can ensure that even in bore sections with axially highly varying diameters, the guide strips do not come into unwanted contact with the inner surface of the bore. One, several or all guide bars can be arranged directly next to a second carrier, so that the adjacent second carriers are protected by the immediately adjacent guide bar.
  • the honing tool has an integrated multi-axis joint for limitedly movable coupling of the tool body to a connecting piece. It is preferably provided that an axial distance between the joint and the cutting area designed with cutting material bodies is smaller than the effective outer diameter of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. This results in an axially compact design.
  • any tilting moments when the tool axis is tilted relative to the rotation axis of the drive spindle can be kept low, which, according to the inventors' experience, can have a positive effect on the surface quality of the honed inner bore surface.
  • the axial distance is measured between the plane of the hinge point and the axial end of the cutting area.
  • the invention also relates to a fine machining method for machining the inner surface of a bore in a workpiece, in particular for fine machining of cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines.
  • the fine machining process includes at least one honing operation in which an expandable honing tool is placed within the bore to generate a lifting movement in the axial direction Bore is moved back and forth and at the same time rotated to generate a rotary movement superimposed on the lifting movement, a honing tool according to the claimed invention being used during the honing operation.
  • a honing operation is carried out as a multi-stage honing operation, wherein in a first honing stage the first cutting group is pressed against the inner surface of the bore and a bore shape which deviates from the circular cylindrical shape, preferably rotationally symmetrical, is produced by means of the first cutting group by means of axially uneven material removal starting from an initial shape, and wherein the second cutting group is then advanced in a second honing stage and a desired surface structure is produced on the inner surface of the bore by means of the second cutting group, essentially without changing the macro shape of the bore.
  • the honing tool can therefore be used here, without an intermediate tool change, to change the shape of the bore by means of axially uneven material removal (first honing stage) and then, with the first cutting group retracted and the second cutting group advanced, to improve the surface structure of the inner surface of the bore, essentially without further material removal or . with at most very little material removal.
  • the cycle time can be significantly reduced compared to processes with tool changes. Inaccuracies that can be caused by a tool change can also be avoided.
  • a path control is preferably used in order to achieve the desired bore shape with high accuracy.
  • honing is preferably force-controlled. In some variants, honing is carried out over the entire length of the bore with essentially constant contact pressure in order to achieve a largely uniform surface structure over the entire length.
  • the bore is divided in terms of control technology into at least two adjacent axial bore sections (a first bore section and at least one second bore section) and the control is carried out in such a way that the honing parameters in the bore sections differ, for example in one of the bore sections being honed with greater pressing force than in another borehole section.
  • the surfaces in the bore sections can thereby be optimized with regard to different conditions during intended use (e.g. piston speed in reciprocating piston engines).
  • FIG. 1 shows an oblique perspective view of a honing tool 100 according to an embodiment of the invention.
  • the honing tool is used to process an inner surface of a bore in a workpiece by means of honing and, in the example, is designed to hone cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines.
  • the honing tool is particularly suitable for 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 an axially continuously variable diameter.
  • 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 material body 110 made of a steel material, which defines a tool axis 112, which is also the axis of rotation of the honing tool during honing.
  • a coupling structure 120 for coupling the honing tool to a drive rod or a work spindle of a honing machine or another processing machine, which has a work spindle that is both rotatable about the spindle axis and can be moved back and forth in an oscillating manner parallel to the spindle axis .
  • the coupling structure 120 is designed as a functional part of a bayonet connection.
  • a coupling structure in the manner of a hollow shaft cone or another cone can be provided.
  • the cutting area 130 of the honing tool In the end section of the tool body facing away from the coupling structure 120 or the work spindle (not shown) there is the cutting area 130 of the honing tool, in which all abrasive cutting material bodies (general reference number 140) are attached. Within the cutting area 130, many cutting material bodies are arranged, distributed around the circumference of the tool body, which have an axial length LS in an axial direction running parallel to the tool axis, which is several times smaller than a minimum effective outer diameter AD of the honing tool in the cutting area 130 equipped with cutting material bodies .
  • all cutting material bodies are designed as cutting material strips that are narrow in the circumferential direction, the width BS of which, measured in the circumferential direction, is small compared to the axial length LS.
  • An aspect ratio between length LS and width BS can be in the range from 4:1 to 25:1, for example.
  • the honing tool has only a single cutting area 130. This is arranged more or less flush with the end of the tool body remote from the spindle in the end section of the tool body facing away from the spindle, so that blind holes can also be machined down to the bottom of the hole if necessary.
  • the honing tool 100 in Fig. 1 It is a honing tool with double expansion, which is characterized in that a first cutting group 160-1 and a second cutting group 160-2 that can be delivered independently of it are arranged on the tool body.
  • the first cutting group 160-1 has several (in the example, exactly four) first carriers 150-1, which can be delivered radially to the tool axis 112 in associated radial directions by means of an assigned first delivery system 170-1.
  • the second cutting group 160-2 has several (in the example a total of eight) second carriers 150-2, which can be delivered independently of the first carriers 150-1 in associated radial directions radially to the tool axis 112, for which purpose a second delivery system 170-2 is provided .
  • the carriers 150-1, 150-2, which carry the respective cutting material bodies 140-1 and 140-2, are each one-piece components made of steel material, which are essentially rigid in themselves.
  • Each of the first carriers 150-1 has a relatively wide carrier section 152-1 in the circumferential direction with a generally cylindrically curved outer side 154-1 and a substantially flat inner side facing the tool body, on which a plate-shaped feed section 156-1 protrudes inwards.
  • the delivery section 156-1 of the carrier 150-1 sits in a radially movable manner in a substantially rectangular recess in the tool body, so that a radial movement (radial to the tool axis 112) is possible, but tilting movements in the transverse direction are largely avoided.
  • the carriers are preloaded into the inwardly retracted position using several circumferential coil springs, so that the radial outward advance occurs against the force of these return springs.
  • the outer carrier sections 152-1 are so wide in the circumferential direction that the first carriers each cover a circumferential section of more than 20° circumferential width, in the example it is more than 30°, namely approximately 35° circumferential width.
  • the circumferential width is no greater than 45°, or no greater than 60°, or no greater than 90°.
  • the second carriers 150-2 are significantly narrower in the area of their radial outer sides 154-2 than the wide carrier sections 152-1. In the example case, they each cover a circumferential angle range of less than 10°, with the circumferential angle range being approximately 5° to 7° in the example case. In absolute terms, the widths can be in the range from 1.5 mm to 4.0 mm, for example.
  • the second carriers have a plate-shaped delivery section which projects inwards and has inclined surfaces on its tapered inside for cooperation with an axially displaceable delivery cone of a second delivery system 170-2.
  • the feed sections are located in a rectangular recess in the tool body, which can be moved radially but are essentially immovable in the transverse direction, so that radial displacement is possible and displacements transverse to it are prevented.
  • the first carriers 150-1 each carry six relatively narrow first cutting material bodies 140-1 in the form of cutting strips, which are attached to the outside of the carrier section at a mutual circumferential distance, for example by gluing, soldering, screwing or the like. are attached. Between the cutting material bodies there are groove-like, axially parallel spaces, the circumferential width of which is smaller than the circumferential width of the adjacent cutting material bodies.
  • the cutting material bodies cover a total circumferential angle range of approximately half or slightly more of the circumferential width of the carrier section, so that there is a relatively high surface density of abrasive cutting surfaces in the circumferential direction, but interrupted by longitudinal gaps that allow the supply and removal of Cooling lubricant and, if necessary, promote abrasion.
  • each of the second carriers 150-2 carries on its outside only a single, relatively narrow cutting material body 140-2, the axial length of which determines the axial length of the cutting area.
  • the circumferential width is only approximately 20% of the length, but in the example it is larger than the circumferential width of the many narrower first cutting material bodies of the first cutting group.
  • the first cutting material bodies 140-1 are in the example of Fig. 1 only about half as long as the second cutting material bodies (approximately between 40% and 70% of this length) and end on the side facing away from the spindle at the same height as the second cutting material bodies 140-2.
  • the first cutting material bodies thereby define an effective first cutting area which is only approximately half as long as the cutting area 130, the length of which is defined by the length of the second cutting material bodies.
  • the shorter first cutting material bodies can also be arranged approximately in the middle of the cutting area or at the upper end of the cutting area facing the coupling section.
  • the first cutting material bodies are very wear-resistant and preferably have diamond cutting grains in a metallic bond.
  • the second cutting material bodies can be constructed differently, for example with a ceramic bond or plastic bond.
  • the honing tool also has a guide group with several non-cutting guide strips 180 distributed around the circumference of the tool body, each of which is firmly attached to the tool body at predetermined positions, i.e. cannot be adjusted.
  • the guide strips which are aligned parallel to the tool axis, have an axial length that approximately corresponds to the length of the cutting area and are arranged exclusively within the cutting area 130.
  • the guide strips for example made of hard metal, are axially no longer than the cutting material bodies, so that the guidance in the axial direction is limited to the area in which material removal can also take place. There are no guide strips arranged outside the cutting area 130.
  • the guide group has six guide strips which are evenly distributed over the circumference of the tool body 110 at 60° intervals.
  • each of the guide strips 180 is arranged directly next to an individual second cutting material body 140-2, i.e. an individually adjustable cutting material body of the second cutting group.
  • the distance in the circumferential direction is smaller than the guide width of the respective guide strips measured in the circumferential direction.
  • Two diametrically opposite guide strips 180-M are designed as measuring strips. In their middle, i.e. halfway up the cutting area, they have measuring nozzles 185 of a pneumatic diameter measuring system. Depending on the application, these can also be above or below the middle.
  • Figs. 4 and 5 Some special features of the honing tool that cannot be seen from the outside are shown in the sectional views Figs. 4 and 5 recognizable. This shows Fig. 4 a cut through a radial plane that passes through the carrier and cutting strips of the second cutting group (with individual strips), while Fig. 5 shows a section through first carrier 150-1 and first cutting strips 140-1 of the first cutting group.
  • the first delivery system 170-1 has a first delivery element 172-1 in the form of a tube which is axially displaceably mounted in the tool body and which has two axially at the end facing away from the spindle has conical sections arranged offset from one another.
  • the first carriers 150-1 of the first cutting group which are operatively connected to one another, have two inclined surfaces which are axially offset from one another and which interact with the conical sections in the manner of a wedge drive. As a result, each first carrier is supported on the associated feed element in two areas that are axially spaced apart from one another, so that tilting of the first carrier is reliably avoided.
  • the infeed for the second cutting group is solved similarly.
  • the second delivery system has a second delivery element 172-2 in the form of a rod which is guided in the interior of the tube (first delivery element) so that it can move axially relative thereto.
  • At the end of the rod there are two conical sections at an axial distance from one another.
  • the second carriers 150-2 have two axially offset inclined surfaces on their radial inside, which cooperate with the corresponding conical surfaces. This also reliably prevents the second carrier from tipping during delivery.
  • the first carriers only have a single inclined surface on their radial inner sides, which interacts with a cone attached to the feed element.
  • the second carriers are also possible.
  • the sectional views of the Fig. 4 to 6 also reveal another special feature.
  • the honing tool 100 has an integrated joint 190, with the help of which the tool body 110 is coupled to the connecting piece with limited mobility, which serves to connect to the work spindle of the processing machine.
  • the joint 190 is designed as a ball joint, in which the joint ball 192 is formed at the lower end of the connecting piece, while the corresponding bearing elements with concave spherical bearing surfaces are attached within the tool body 110. This allows limited mobility of the tool body relative to the connecting piece in an infinite number of directions running transversely to the tool axis, whereby the honing tool can follow the surfaces particularly well, particularly when reworking the inner surfaces of bores to improve the surface quality.
  • the axial distance AB between the articulation point (in the center of the joint ball) or the plane defined thereby orthogonal to the tool axis and the end of the cutting area 130, which is remote from the spindle and equipped with cutting material bodies, is smaller than the effective outer diameter AD of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. This can potentially cause an offset between the spindle axis and bore axis tilting moments can be reduced compared to conventional designs with a larger distance, which has a positive effect on the machining quality.
  • the second carriers 150-2 which carry the individual cutting material bodies of the second cutting group, can be manufactured completely as rigid components made of solid material, for example steel. Particularly for the tracking of non-circular cylindrical bore inner surfaces when improving the surface quality using the second cutting group, it can be advantageous to incorporate a certain flexibility in the force flow when pressing the second cutting material bodies, so that pressing force peaks can be avoided.
  • the plate-shaped, narrow strip-shaped second carriers have an elastically flexible section 150-2E near or on the radial outside, which is intended to support a narrow cutting material body.
  • the elastic compliance is achieved in these embodiments by creating recesses A of suitable shape, size and distribution in the initially monolithic support by means of spark erosion or other means in such a way that the material adjacent to the recess is under external load in the manner of a spring acts elastically, so that the outer section 150-2E becomes elastically flexible overall in the radial direction of the carrier.
  • This solution with integrally formed FE spring elements has proven to be particularly robust and durable. The spring force can be adjusted by appropriately dimensioning the recesses or remaining spring elements.
  • the carrier material-free recesses A are not empty, but are completely filled with an elastically flexible elastomer material EL. This can prevent material abrasion from penetrating the recesses.
  • the spring characteristics can be precisely adjusted through a suitable choice of elastic filling material (elastomeric material EL) and any vibrations can be dampened. As shown, all recesses or only some of the recesses can be filled.
  • the honing tool can be used for a variety of fine machining processes to machine the inner surface of a hole with a workpiece.
  • it is intended to use the honing tool for fine machining of cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines, in which starting from a bore with a
  • a circular cylindrical initial shape is intended to produce a preferably rotationally symmetrical bore with an axial contour, i.e. a bore that has different diameters in different axial sections, which merge more or less continuously into one another.
  • It can be, for example, a conical bore shape or a bottle-shaped bore shape or a barrel-shaped bore shape.
  • the honing tool is coupled to the work spindle of a processing machine.
  • the initial shape is circular cylindrical and can be produced by honing or by fine machining with a defined cutting edge, for example fine turning.
  • the first cutting group is used. After inserting the honing tool into the hole, this is pressed onto the inner surface of the hole using the first feed system. Using the first cutting group, a rotationally symmetrical bore shape that deviates from the circular cylindrical shape is then created, starting from the initial shape, by axially uneven material removal.
  • the pressing force can be varied as a function of the stroke position of the honing tool in the bore using the control so that more material is removed in areas with higher pressing force, so that larger inner diameters are created than in other areas.
  • an axially uneven material removal can be generated by varying the stroke length of the processing strokes, for example by reducing the axial height of the upper reversal point of the stroke movement while maintaining the same lower reversal point.
  • the first cutting group is withdrawn and the second cutting group is advanced.
  • the second honing stage that follows, with the help of the individual strips of the second cutting group, which are advanced in different radial directions, only a small amount of material is removed or almost no material is removed, so that the macro shape of the hole does not change or does not change significantly, but only the desired surface structure is created.
  • the fine machining process is used to create a rotationally symmetrical bore shape with an axial contour, i.e. axially different diameters, and to generate the appropriate surface structure or surface structure distribution without having to change tools in the meantime.
  • the honing tool it is also possible to use the honing tool to create and/or machine bore shapes that have at least one bore section that deviates from the circular shape Have cross-sectional shape.
  • a bore can, for example, have an oval bore shape or a cloverleaf shape in at least one section.
  • Honing tool embodiments suitable for this purpose preferably have in the first cutting group, i.e.
  • the pressing force can be varied depending on the rotational position of the honing tool in order to produce areas with a larger diameter by gradually increasing the contact pressure and areas with a smaller diameter by reducing the contact pressure. If necessary, procedures can also be carried out in accordance with EP 1 815 943 A1 using oscillatory movements.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKFIELD OF APPLICATION AND STATE OF TECHNOLOGY

Die Erfindung betrifft ein Honwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Feinbearbeitungsverfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 13. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Feinbearbeitung von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen.The invention relates to a honing tool according to the preamble of claim 1 and a fine machining method according to the preamble of claim 13. A preferred area of application is the fine machining of cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines.

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.The cylinder running surfaces in cylinder blocks (cylinder crankcases) or cylinder liners of internal combustion engines or other reciprocating piston engines are exposed to strong tribological stress during operation. Therefore, when producing cylinder blocks or cylinder liners, it is important to machine these cylinder surfaces in such a way that sufficient lubrication is later guaranteed by a lubricant film under all operating conditions and that the frictional resistance between parts moving relative to one another is kept as low as possible.

Die qualitätsbestimmende Endbearbeitung solcher tribologisch beanspruchbarer 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 auf und ab bzw. hin- und her bewegt und gleichzeitig zur Erzeugung einer der Hubbewegung überlagerten Drehbewegung gedreht. Die am Honwerkzeug angebrachten Schneidstoffkörper werden über ein Zustellsystem mit einer radial zur Werkzeugachse wirkenden Zustellkraft an die zu bearbeitende Innenfläche gedrückt. 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.The quality-determining final processing of such tribologically stressed inner surfaces is usually carried out using suitable honing processes, which typically include several successive honing operations. Honing is a machining process with geometrically undetermined cutting edges. During a honing operation, an expandable honing tool is moved up and down or back and forth within the bore to be machined to produce a lifting movement in the axial direction of the bore and at the same time rotated to produce a rotary movement superimposed on the lifting movement. The cutting material bodies attached to the honing tool are pressed onto the inner surface to be machined via a feed system with a feed force acting radially to the tool axis. During honing, a cross-cut pattern with crossing machining marks, which are also referred to as "honing grooves", is usually created on the inner surface.

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 makroskopischen Gestalt (Makroform) der Bohrungen sowie der Oberflächenstruktur kommt dabei besondere Bedeutung zu.With increasing demands on the economy and environmental friendliness of engines, the optimization of the tribological system of pistons/piston rings/cylinder running surface is of particular importance in order to achieve low friction, low wear and low oil consumption. The macroscopic shape (macro shape) of the holes and the surface structure are particularly important.

Bei manchen Feinbearbeitungsverfahren wird mittels Feinbohren und/oder Honen eine von der Kreiszylinderform definiert abweichende Bohrungsform erzeugt. Solche Bohrungsformen sind in der Regel in Axialrichtung und/oder in Umfangsrichtung unsymmetrisch, weil auch die Deformationen des Zylinderblocks in der Regel nicht symmetrisch sind. Im Betriebszustand soll sich meist eine möglichst ideale Kreiszylinderform ergeben, so dass das Kolbenringpaket über den gesamten Bohrungsumfang gut abdichten kann.In some fine machining processes, a bore shape that deviates from the circular cylindrical shape is created using fine drilling and/or honing. Such bore shapes are generally asymmetrical in the axial direction and/or in the circumferential direction because the deformations of the cylinder block are also generally not symmetrical. When in operation, the circular cylindrical shape should usually be as ideal as possible, so that the piston ring package can seal well over the entire bore circumference.

Die DE 10 2013 204 714 A1 offenbart Honwerkzeuge, die u.a. zur Bearbeitung, rotationssymmetrischer Bohrungen geeignet sind, die Bohrungsabschnitte unterschiedlicher Durchmesser und/oder Gestalt aufweisen. Damit können z.B. rotationssymmetrische Bohrungen mit Flaschenform, Konusform oder Tonnenform bearbeitet und/oder erzeugt werden. Das Honwerkzeug hat eine ringförmige aufweitbare Schneidgruppe mit mehreren um den Umfang des Werkzeugkörpers verteilten Schneidstoffkörpern, deren in Axialrichtung (parallel zur Werkzeugachse) gemessene axiale Länge kleiner als ein wirksamer Außendurchmesser der Schneidgruppe bei vollständig zurückgezogenen Schneidstoffkörpern ist. Die Schneidgruppe hat mehrere radial zustellbare Träger, die an ihren radialen Außenseiten Schneidstoffkörper in Form von Honsegmenten tragen, welche jeweils einen Umfangswinkelbereich abdecken, der größer ist als die axiale Länge der Schneidgruppe.The DE 10 2013 204 714 A1 discloses honing tools that are suitable, among other things, for machining rotationally symmetrical bores that have bore sections of different diameters and/or shapes. This means that, for example, rotationally symmetrical bores with a bottle shape, a cone shape or a barrel shape can be machined and/or created. The honing tool has an annular expandable cutting group with a plurality of cutting material bodies distributed around the circumference of the tool body, the axial length of which, measured in the axial direction (parallel to the tool axis), is smaller than an effective outer diameter of the cutting group when the cutting material bodies are completely retracted. The cutting group has several radially adjustable carriers which carry cutting material bodies in the form of honing segments on their radial outer sides, each of which covers a circumferential angle range that is larger than the axial length of the cutting group.

Aufgrund der relativ kurzen axialen Länge der Schneidgruppe sind derartige Honwerkzeuge besonders gut für die Erzeugung einer axialen Kontur und/oder zur Verfolgung einer schon existierenden axialen Kontur der Bohrung geeignet. Außerdem können geringe axiale Längen der Schneidgruppe vorteilhaft sein, um einen ausreichenden Flächendruck für die Bearbeitung zu erzeugen. Dadurch, dass die Schneidgruppe mehrere radial zustellbare Träger aufweist, die jeweils einen Umfangswinkelbereich abdecken, der größer ist als die axiale Länge der Schneidgruppe, kann unter anderem erreicht werden, dass beispielsweise Querbohrungen in der Wandung einer Zylinderlaufbahn beim Honen in Umfangsrichtung überbrückt werden können, so dass trotz axial kurzer Schneidstoffkörper nicht die Gefahr einer ungleichmäßigen Bearbeitung im Bereich von Querbohrungen auftritt. Bei Verwendung derartiger Honwerkzeuge kann außerdem mit einem sehr geringen Honüberlauf an den axialen Enden einer Bohrung gearbeitet werden, ohne dass Probleme mit ungleichmäßigem Schneidkörperverschleiß auftreten.Due to the relatively short axial length of the cutting group, such honing tools are particularly suitable for producing an axial contour and/or for tracking an already existing axial contour of the bore. In addition, short axial lengths of the cutting group can be advantageous in order to generate sufficient surface pressure for machining. Because the cutting group has a plurality of radially adjustable supports, each of which covers a circumferential angle range that is larger than the axial length of the cutting group, it can be achieved, among other things, that, for example, transverse bores in the wall of a cylinder barrel can be bridged in the circumferential direction during honing, so that despite the axially short cutting material body, there is no risk of uneven machining in the area of transverse holes. When using such honing tools, it is also possible to work with very little honing overflow at the axial ends of a bore without problems with uneven cutting body wear.

Die DE 10 2014 212 941 A1 der Anmelderin zeigt ähnliche Honwerkzeuge mit einer in Axialrichtung relativ kurzen ringförmigen Schneidgruppe, bei der ein großer Anteil des Umfangs mit Schneidmittel belegt ist. Zusätzlich ist eine Führungsgruppe mit zustellbaren Führungsleisten vorgesehen. Die ringförmige Schneidgruppe hat in Umfangsrichtung relativ breite Träger, die gemeinsam über ein Zustellsystem radial zugestellt werden können. Bei manchen Ausführungsbeispielen sind die Außenseiten der Träger mit einem schalenförmigen Vollbelag (Honsegment) belegt. Es kann auch sein, dass die Außenseiten jeweils Schneidstoffkörper mit axialen Längsnuten tragen, so dass die radial außen liegenden Schneidflächen in Umfangsrichtung mehrfach unterbrochen sind. Es sind auch Varianten beschrieben, bei denen an der in Umfangsrichtung kreisbogenförmig gebogenen Außenseite der starren Träger mehrere relativ schmale Honleisten befestigt sind, die einen Umfangsabstand zueinander haben, so dass sich zwischen den Honleisten nutartige Zwischenräume bilden. Durch die Nuten oder Zwischenräume ist eine effiziente Zufuhr und Abfuhr von Kühlschmierstoff sowie Abfuhr von Abrieb möglich.The DE 10 2014 212 941 A1 The applicant shows similar honing tools with an annular cutting group that is relatively short in the axial direction and in which a large portion of the circumference is occupied by cutting means. In addition, a guide group with adjustable guide strips is provided. The annular cutting group has relative circumferential direction wide carriers that can be delivered radially together via a delivery system. In some exemplary embodiments, the outer sides of the carriers are covered with a shell-shaped solid covering (honing segment). It can also be the case that the outer sides each carry cutting material bodies with axial longitudinal grooves, so that the radially outer cutting surfaces are interrupted several times in the circumferential direction. Variants are also described in which several relatively narrow honing stones are attached to the outside of the rigid supports, which are curved in a circular arc in the circumferential direction and are at a circumferential distance from one another, so that groove-like spaces form between the honing stones. The grooves or gaps enable efficient supply and removal of cooling lubricant and removal of abrasion.

Es wurde beobachtet, dass in gewissen Fällen bei der Bearbeitung von nicht-zylindrischen Bohrungen (z.B. rotationssymmetrischen Bohrungen mit Flaschenform, Konusform oder Tonnenform) lokal unterschiedliche Oberflächenstrukturen aufgrund von unterschiedlichen Schnitt-Tiefen erzeugt werden können. Diese können technische Nachteile verursachen. Bei unerwünschter zu hoher lokaler Rauheit können z.B. Ölverbrauch und Blow-By erhöht werden. Wird lokal ein zu geringer Materialabtrag erzeugt, kann aufgrund einer zu geringer Beseitigung von Materialschädigungen aus vorgelagerten Bearbeitungsstufen die Fressgefahr im Betrieb eines Verbrennungsmotors zunehmen. In der Nähe der axialen Enden einer Bohrung kann es zu Abweichungen des Schliffbilds vom Schliffbild im Rest der Bohrung kommen.It has been observed that in certain cases when machining non-cylindrical bores (e.g. rotationally symmetrical bores with bottle shape, cone shape or barrel shape) locally different surface structures can be created due to different cutting depths. These can cause technical disadvantages. If local roughness is undesirably too high, oil consumption and blow-by can be increased, for example. If too little material is removed locally, the risk of seizing during operation of an internal combustion engine can increase due to insufficient removal of material damage from upstream processing stages. Near the axial ends of a hole, the micrograph may differ from the micrograph in the rest of the hole.

Dokument FR 2 977 517 A1 offenbart gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Honwerkzeug zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mithilfe mindestens einer Honoperation, umfassend: einen Werkzeugkörper, der eine Werkzeugachse definiert, eine an dem Werkzeugkörper angebrachte erste Schneidgruppe mit mehreren radial zustellbaren ersten Trägern, die mittels eines zugeordnete ersten Schneidgruppen-Zustellsystem radial zur Werkzeugachse zustellbar sind, und an der Außenseite einen einzigen in Umfangsrichtung ersten Schneidstoffkörper trägt, die mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordnet sind; und eine an dem Werkzeugkörper angebrachte zweite Schneidgruppe mit mehreren radial zustellbaren zweiten Trägern, die mittels eines zugeordneten zweiten Schneidgruppen-Zustellsystem unabhängig von den ersten Trägern radial zur Werkzeugachse zustellbar sind, wobei jeder zweite Träger an seiner radialen Außenseite einen einzelnen schmalen zweiten Schneidstoffkörper trägt.document FR 2 977 517 A1 discloses according to the preamble of claim 1 a honing tool for machining an inner surface of a bore in a workpiece using at least one honing operation, comprising: a tool body that defines a tool axis, a first cutting group attached to the tool body with a plurality of radially adjustable first carriers, which are arranged by means of a assigned first cutting group delivery system can be delivered radially to the tool axis, and carries on the outside a single first cutting material body in the circumferential direction, which are arranged at a mutual distance from one another; and a second cutting group attached to the tool body with a plurality of radially adjustable second carriers, which can be delivered radially to the tool axis independently of the first carriers by means of an associated second cutting group delivery system, each second carrier carrying a single, narrow second cutting material body on its radial outside.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes Honwerkzeug und ein damit durchführbares Feinbearbeitungsverfahren bereitzustellen, die es erlauben, Bohrungen unterschiedlicher Gestalt so zu bearbeiten, dass die bearbeiteten Bohrungsflächen über die gesamte Bohrungslänge eine gut definierte Oberflächenstruktur aufweisen.It is an object of the present invention to provide a generic honing tool and a fine machining process that can be carried out with it, which allow bores of different shapes so that the machined bore surfaces have a well-defined surface structure over the entire length of the bore.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Honwerkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein Feinbearbeitungsverfahren mit den Merkmalen von Anspruch 13 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To solve this problem, the invention provides a honing tool with the features of claim 1. Furthermore, a fine machining method with the features of claim 13 is provided. Advantageous further developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated by reference into the content of the description.

Das Honwerkzeug hat einen Werkzeugkörper, der eine Werkzeugachse definiert. Richtungen parallel zur Werkzeugachse werden als "axiale Richtung" oder "Axialrichtung" bezeichnet. An dem Werkzeugkörper sind zwei unabhängig voneinander zustellbare Schneidgruppen angebracht, nämlich eine erste Schneidgruppe und eine zweite Schneidgruppe. Die erste Schneidgruppe hat mehrere erste Träger, die mittels eines zugeordneten ersten Zustellsystems radial zur Werkzeugachse zustellbar sind. Die ersten Träger decken jeweils an ihrer radialen Außenseite einen relativ breiten Umfangswinkelbereich von mindestens 20° ab.The honing tool has a tool body that defines a tool axis. Directions parallel to the tool axis are called "axial direction" or "axial direction". Two cutting groups that can be delivered independently of one another are attached to the tool body, namely a first cutting group and a second cutting group. The first cutting group has a plurality of first carriers, which can be advanced radially to the tool axis by means of an assigned first delivery system. The first supports each cover a relatively wide circumferential angle range of at least 20° on their radial outside.

Der von einem ersten Träger abgedeckte Umfangswinkelbereich kann z.B. 25° oder mehr oder 30° oder mehr betragen. Vorzugsweise liegt der Umfangswinkelbereich bei höchstens 120° oder höchstens 90°.The circumferential angle range covered by a first carrier can be, for example, 25° or more or 30° or more. The circumferential angle range is preferably at most 120° or at most 90°.

Die Anzahl der ersten Träger kann von Ausführungsform zu Ausführungsform variieren, z.B. abhängig von deren Umfangsbreite. Vorzugsweise sind drei oder mehr erste Träger vorgesehen, z.B. drei, vier, fünf oder sechs erste Träger, ggf. auch nur zwei erste Träger.The number of first carriers can vary from embodiment to embodiment, for example depending on their circumferential width. Preferably three or more first carriers are provided, for example three, four, five or six first carriers, possibly only two first carriers.

Die ersten Träger tragen an ihrer relativ breiten radialen Außenseiten entweder einen einzigen in Umfangsrichtung relativ breiten ersten Schneidstoffkörper, z.B. nach Art eines schalenförmigen Vollbelags mit durchgehender (ununterbrochener) oder durch Nuten unterbrochener Schneidfläche, oder mehrere schmale erste Schneidstoffkörper, die mit gegenseitigem Abstand (in Umfangsrichtung) zueinander angeordnet sind. Meist haben alle ersten Träger den gleichen Typ des ersten Schneidbelags (Vollbelag, ggf. mit Nuten oder Leistengruppe mit mehreren schmalen ersten Schneidstoffkörpern), was aber nicht zwingend ist.The first carriers carry on their relatively wide radial outer sides either a single first cutting material body that is relatively wide in the circumferential direction, e.g. in the manner of a shell-shaped solid covering with a continuous (uninterrupted) or interrupted by grooves cutting surface, or several narrow first cutting material bodies, which are at a mutual distance (in the circumferential direction ) are arranged to each other. Most of the first carriers have the same type of first cutting coating (full coating, possibly with grooves or a group of strips with several narrow first cutting material bodies), but this is not mandatory.

Die ebenfalls an dem Werkzeugkörper angebrachte zweite Schneidgruppe weist mehrere zweite Träger auf, die mittels eines zugeordneten zweiten Zustellsystems radial zur Werkzeugachse zugestellt werden können. Jeder der zweiten Träger trägt an seiner radialen Außenseite jeweils nur einen einzelnen schmalen zweiten Schneidstoffkörper.The second cutting group, which is also attached to the tool body, has a plurality of second carriers which are directed radially by means of an assigned second delivery system Tool axis can be delivered. Each of the second carriers only carries a single, narrow second cutting material body on its radial outside.

Der Begriff "Schneidstoffkörper" beschreibt die abrasiven Elemente der Honwerkzeuge. Ein Schneidstoffkörper, der auch als Schneidbelag bezeichnet werden kann, besteht bei Honwerkzeugen im Wesentlichen aus irregulär geformten Schneidkörnern unterschiedlicher Gestalt und Größe, die innerhalb eines Bindungssystems gebunden sind. Durch die Auswahl der Art des Schneidbelags kann ein Honwerkzeug besonders präzise an die gewünschte Bearbeitungsaufgabe angepasst werden. Schneidkörner können beispielsweise Diamantkörner oder Körner aus kubischem Bornitrid (CBN) sein. Schneidkörner können auch aus Korund und/oder anderen Arten keramischer Materialien, wie z.B. SiC, bestehen. Die Bindung kann beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff oder aus Kunstharz bestehen. Auch metallische Bindungssysteme, z.B. galvanisch erzeugte Bindungen oder Sinterbindungen, sind möglich, gegebenenfalls auch Lötbindungen.The term “cutting material body” describes the abrasive elements of the honing tools. In honing tools, a cutting material body, which can also be referred to as a cutting coating, essentially consists of irregularly shaped cutting grains of different shapes and sizes, which are bound within a bonding system. By selecting the type of cutting coating, a honing tool can be adapted particularly precisely to the desired machining task. Cutting grains can be, for example, diamond grains or cubic boron nitride (CBN) grains. Cutting grains can also be made of corundum and/or other types of ceramic materials, such as SiC. The bond can, for example, consist of a ceramic material or synthetic resin. Metallic bonding systems, e.g. galvanically produced bonds or sintered bonds, are also possible, and if necessary also soldered bonds.

Der Begriff "schmal" bedeutet im Zusammenhang mit Schneidstoffkörpern, dass die Breite der (schmalen) Schneidstoffkörper in Umfangsrichtung deutlich geringer ist als eine in Axialrichtung gemessene Länge. Ein Aspektverhältnis zwischen (axialer) Länge und (in Umfangsrichtung gemessener) Breite kann beispielsweise im Bereich von 5 oder mehr liegen, insbesondere im Bereich von 8 bis 25. Schmale Schneidstoffkörper werden häufig auch als Schneidleisten oder Honleisten bezeichnet. In Absolutwerten ausgedrückt können die schmalen ersten Schneidstoffkörper z.B. Umfangsbreiten im Bereich von 1,5 mm bis 5 mm aufweisen, ggf. auch darüber oder darunter.The term "narrow" in connection with cutting material bodies means that the width of the (narrow) cutting material bodies in the circumferential direction is significantly smaller than a length measured in the axial direction. An aspect ratio between (axial) length and (measured in the circumferential direction) width can be, for example, in the range of 5 or more, in particular in the range of 8 to 25. Narrow cutting material bodies are often also referred to as cutting strips or honing stones. Expressed in absolute values, the narrow first cutting material bodies can, for example, have circumferential widths in the range of 1.5 mm to 5 mm, possibly also above or below.

Ein im Vergleich dazu in Umfangsrichtung relativ breiter erster Schneidstoffkörper, der z.B. nach Art eines schalenförmigen Vollbelags gestaltet sein kann, hat vorzugsweise ein deutlich kleineres Aspektverhältnis, das z.B. im Bereich von 3 oder weniger liegen kann, ggf. auch bei 1 oder darunter, so dass die Breite in Umfangsrichtung größer sein kann als die axiale Länge.In comparison, a first cutting material body that is relatively wide in the circumferential direction, which can be designed, for example, in the manner of a shell-shaped solid covering, preferably has a significantly smaller aspect ratio, which can be, for example, in the range of 3 or less, possibly also 1 or less, so that the width in the circumferential direction can be greater than the axial length.

Die optimalen Maße der Schneidstoffkörper sind in der Regel abhängig vom effektiven Durchmesser des Honwerkzeugs bzw. vom Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung.The optimal dimensions of the cutting material bodies generally depend on the effective diameter of the honing tool or the diameter of the hole to be machined.

Die Schneidstoffkörper der ersten Schneidgruppe und der zweiten Schneidgruppe sind in einem axial relativ kurzen Schneidbereich angeordnet. Der Schneidbereich weist eine in Axialrichtung gemessene Länge auf, die wesentlich kleiner ist als ein wirksamer Außendurchmesser der Schneidgruppen bei vollständig zurückgezogenen Schneidstoffkörpern. "Wesentlich kleiner" bedeutet hierbei, dass die axiale Länge bzw. Ausdehnung des Schneidbereichs höchstens 80% des wirksamen Außendurchmessers der Schneidgruppen liegt. Anders ausgedrückt bedeuten "wesentlich kleiner" somit: um mindestens 20 % kleiner. Die axiale Länge kann z.B. weniger als halb so groß sein wie der wirksame Außendurchmessers. Die ersten Schneidstoffkörper und die zweiten Schneidstoffkörper sind also so angeordnet, dass sie alle vollständig innerhalb eines in Axialrichtung gesehen relativ kurzen Schneidbereichs liegen. Aufgrund der relativ kurzen axialen Länge des Schneidbereichs sind derartige Honwerkzeuge besonders gut für die Erzeugung von Bohrungsformen mit einer axialen Kontur, also in Axialrichtung unterschiedlichem Durchmesser geeignet. Sie können alternativ oder zusätzlich auch zur Verfolgung einer solchen schon existierenden axialen Kontur der Bohrung verwendet werden.The cutting material bodies of the first cutting group and the second cutting group are arranged in an axially relatively short cutting area. The cutting area has a length, measured in the axial direction, which is significantly smaller than an effective outer diameter of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. “Much smaller” means that the axial length or extent of the cutting area is at most 80% of the effective outside diameter of the cutting groups. In other words, “significantly smaller” means: at least 20% smaller. The axial length can, for example, be less than half the effective outside diameter. The first cutting material bodies and the second cutting material bodies are therefore arranged such that they all lie completely within a relatively short cutting area when viewed in the axial direction. Due to the relatively short axial length of the cutting area, such honing tools are particularly suitable for producing bore shapes with an axial contour, i.e. different diameters in the axial direction. Alternatively or additionally, they can also be used to track such an existing axial contour of the bore.

Die axiale Länge bzw. Ausdehnung des Schneidbereichs kann z.B. bei weniger als 40% des wirksamen Außendurchmessers der Schneidgruppen und/oder bei weniger als 20% der Bohrungslänge der Bohrung liegen.The axial length or extent of the cutting area can, for example, be less than 40% of the effective outer diameter of the cutting groups and/or less than 20% of the bore length of the bore.

Untersuchungen der Erfinder haben gezeigt, dass die besondere Aufteilung von Schneidstoffkörpern auf den ersten und zweiten Trägern besondere Vorteile bietet. Jeder der ersten Träger deckt mit den daran angebrachten ersten Schneidstoffkörpern (z.B. ein breiter Vollbelag oder mehrere schmale, leistenförmige Schneidstoffkörper pro Träger) einen gewissen, relativ breiten Umfangsbereich ab. Es hat sich gezeigt, dass bei einer Honbearbeitung mithilfe der ersten Schneidgruppe u.a. besonders gute Rundheitswerte der erzeugten Bohrung erzielt werden können. Bei den Varianten mit mehreren schmalen Schneidstoffkörpern pro erstem Träger ergeben sich aufgrund der Vielzahl von ersten Schneidstoffkörpern, die gleichzeitig in Eingriff mit der Bohrungsinnenwand sind, auch bei stark materialabtragender Formgebung gute Standzeiten. Bei den Varianten mit relativ breiten ersten Schneidstoffkörpern ist ebenfalls ein relativ effizienter Materialabtrag bei geringem Verschleiß möglich.Investigations by the inventors have shown that the special distribution of cutting material bodies on the first and second carriers offers particular advantages. Each of the first carriers covers a certain, relatively wide circumferential area with the first cutting material bodies attached to it (e.g. a wide full covering or several narrow, strip-shaped cutting material bodies per carrier). It has been shown that when honing using the first cutting group, particularly good roundness values can be achieved in the hole created. In the variants with several narrow cutting material bodies per first carrier, due to the large number of first cutting material bodies, which are simultaneously in engagement with the inner wall of the bore, good service life is achieved even with a shape that removes a lot of material. In the variants with relatively wide first cutting material bodies, relatively efficient material removal with little wear is also possible.

Die zweite Schneidgruppe mit einzelnen, relativ schmalen Schneidstoffkörpern bietet nach den Erkenntnissen der Erfinder andere Vorteile. So wurde festgestellt, dass einzelne, individuell in unterschiedliche Radialrichtungen zustellbare zweite Schneidstoffkörper in der Tendenz satter (besserer, gleichmäßigerer Flächenkontakt) auf einer vorliegenden Oberfläche aufliegen können als erste Schneidstoffkörper, die nur gemeinsam bzw. gruppenweise pro zweitem Träger in einer gemeinsamen Radialrichtung an die Bohrungsinnenwand angedrückt werden können. Hierdurch sind besondere hohe Oberflächengüten erreichbar.According to the inventors' findings, the second cutting group with individual, relatively narrow cutting material bodies offers other advantages. It was found that individual second cutting material bodies, which can be delivered individually in different radial directions, tend to rest more firmly (better, more uniform surface contact) on an existing surface than first cutting material bodies, which only rest together or in groups per second carrier in a common radial direction on the inner wall of the bore can be pressed. This makes it possible to achieve particularly high surface qualities.

Die Gesamt-Schneidfläche der zweiten Schneidgruppe kann geringer sein als die Gesamt-Schneidfläche der ersten Schneidgruppe. Das kann insbesondere dann günstig sein, wenn mit der zweiten Schneidgruppe nur relativ wenig substantieller Materialabtrag erzielt werden soll, z.B. beim Plateauhonen oder beim Glätten einer vorher mit gröberem Schneidmittel bearbeiteten Oberfläche.The total cutting area of the second cutting group can be less than the total cutting area of the first cutting group. This can be particularly beneficial if... With the second cutting group, only relatively little substantial material removal is to be achieved, for example when plateau honing or when smoothing a surface that has previously been machined with a coarser cutting material.

Die erste und die zweite Schneidgruppe können bezüglich Art und Dimensionierung der Schneidstoffkörper so aneinander und an den Honprozess angepasst sein, dass sie beim vorgesehenen Honprozess mehr oder weniger gleich stark bzw. gleich schnell verschleißen. Das ist u.a. günstig für eine wirtschaftliche Neubestückung.The first and second cutting groups can be adapted to each other and to the honing process with regard to the type and dimensions of the cutting material bodies in such a way that they wear more or less equally or at the same rate during the intended honing process. This is, among other things, favorable for economical new equipment.

Bei vielen Ausführungsformen ist die Anzahl zweiter Schneidstoffkörper größer als die Anzahl erster Schneidstoffkörper, u.a. um vergleichbare Standzeiten und Überdeckungen zu erhalten.In many embodiments, the number of second cutting material bodies is greater than the number of first cutting material bodies, among other things in order to obtain comparable service lives and overlaps.

Bei den Varianten mit mehreren schmalen Schneidstoffkörpern pro erstem Träger sind vorzugsweise an der radialen Außenseite eines ersten Trägers mehr als zwei erste Schneidstoffkörper angebracht, beispielsweise drei, vier, fünf, sechs, sieben oder mehr erste Schneidstoffkörper. Erfahrungsgemäß sind häufig zwischen drei und sieben erste Schneidstoffkörper pro Träger vorteilhaft.In the variants with several narrow cutting material bodies per first carrier, more than two first cutting material bodies are preferably attached to the radial outside of a first carrier, for example three, four, five, six, seven or more first cutting material bodies. Experience has shown that between three and seven first cutting material bodies per carrier are often advantageous.

Der gegenseitige Abstand zwischen unmittelbar benachbarten ersten Schneidstoffkörpern liegt bei manchen Ausführungsformen dieser Varianten in der Größenordnung der Umfangsbreite der Schneidstoffkörper oder darunter. Wenn der gegenseitige Abstand kleiner als die Umfangsbreite der ersten Schneidstoffkörper ist, kann in Umfangsrichtung betrachtet ein relativ hoher Flächenanteil des abrasiven Materials der ersten Schneidstoffkörper sichergestellt werden, so dass hoher Materialabtrag bei gleichzeitig geringem Verschleiß möglich ist. Abgetragene Materialspäne können durch die zwischen den ersten Schneidstoffkörpern liegenden Kanäle gut mittels Kühlschmierstoff abgeführt werden, so dass die Gefahr des Zusetzens der abrasiven Außenflächen der Schneidstoffkörper gering gehalten werden kann.In some embodiments of these variants, the mutual distance between immediately adjacent first cutting material bodies is in the order of magnitude of the circumferential width of the cutting material bodies or less. If the mutual distance is smaller than the circumferential width of the first cutting material bodies, a relatively high surface area of the abrasive material of the first cutting material bodies can be ensured when viewed in the circumferential direction, so that high material removal is possible with at the same time low wear. Removed material chips can be easily removed by means of cooling lubricant through the channels located between the first cutting material bodies, so that the risk of clogging of the abrasive outer surfaces of the cutting material bodies can be kept low.

Vorzugsweise decken die von einem ersten Träger getragenen ersten Schneidstoffkörper mit ihren außen liegenden Schneidflächen insgesamt einen Umfangswinkelbereich ab, der mindestens 30% oder mindestens 50% der Umfangsbreite des Trägers entspricht, so dass bei der ersten Schneidgruppe in Umfangsrichtung betrachtet eine relativ große Gesamt-Schneidfläche genutzt und damit ggf. eine relativ hohe Abtragleistung bei hoher Standzeit erzielt werden kann.Preferably, the first cutting material bodies carried by a first carrier with their external cutting surfaces cover a total circumferential angle range which corresponds to at least 30% or at least 50% of the circumferential width of the carrier, so that a relatively large total cutting surface is used in the first cutting group when viewed in the circumferential direction and thus, if necessary, a relatively high removal rate can be achieved with a long service life.

Es kann ausreichen, wenn die zweite Schneidgruppe relativ wenige, in unterschiedliche Radialrichtungen zustellbare schmale zweite Schneidstoffkörper aufweist, beispielsweise vier, sechs, acht oder zehn zweite Schneidstoffkörper. Die zweiten Schneidstoffkörper können symmetrisch oder unsymmetrisch über den Umfang des Honwerkzeugs verteilt sein.It may be sufficient if the second cutting group has relatively few narrow second cutting material bodies that can be delivered in different radial directions, for example four, six, eight or ten second cutting material bodies. The second cutting material bodies can be distributed symmetrically or asymmetrically over the circumference of the honing tool.

Erste Träger und zweite Träger und die zugehörigen Schneidstoffkörper sind bei manchen Ausführungsformen in Umfangsrichtung abwechselnd am Werkzeugkörper angeordnet. Die Verteilung in Umfangsrichtung kann variieren. Vorzugsweise ist zwischen in Umfangsrichtung benachbarten ersten Trägern wenigstens ein zweiter Träger angeordnet. Es kann sein, dass zwischen einem Paar unmittelbar benachbarter erster Träger genau ein zweiter Träger mit einem zugehörigen zweiten Schneidstoffkörper angeordnet ist. An anderer Stelle des Umfangs und/oder bei einer anderen Ausführungsform kann es so sein, dass zwischen unmittelbar benachbarten ersten Trägern zwei oder mehr zweite Träger angeordnet sind, so dass es zweite Träger gibt, die in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart sind. Auf diese Weise kann die in Umfangsrichtung betrachtete Dichte der zweiten Träger und/oder der davon getragenen zweiten Schneidstoffkörper für jede Anwendung optimiert werden.In some embodiments, first carriers and second carriers and the associated cutting material bodies are arranged alternately in the circumferential direction on the tool body. The distribution in the circumferential direction can vary. Preferably, at least one second carrier is arranged between first carriers that are adjacent in the circumferential direction. It may be that exactly one second carrier with an associated second cutting material body is arranged between a pair of immediately adjacent first carriers. Elsewhere on the circumference and/or in another embodiment, it may be the case that two or more second carriers are arranged between immediately adjacent first carriers, so that there are second carriers that are immediately adjacent in the circumferential direction. In this way, the density of the second carriers and/or the second cutting material bodies carried by them, viewed in the circumferential direction, can be optimized for each application.

Eine in Umfangsrichtung betrachtet gleichmäßige Verteilung von ersten und zweiten Trägern ist möglich. Bei vielen Ausführungsformen sind jedoch die ersten Träger und die zweiten Träger in Umfangsrichtung ungleichmäßig verteilt angeordnet, insbesondere so, dass zwischenliegende Umfangswinkel variieren.A uniform distribution of first and second supports, viewed in the circumferential direction, is possible. In many embodiments, however, the first carriers and the second carriers are arranged unevenly distributed in the circumferential direction, in particular in such a way that intermediate circumferential angles vary.

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, dass jeweils Paare gleichartiger Träger und Schneidstoffkörper an diametral gegenüberliegenden Positionen des Umfangs angeordnet sind, so dass sich bei der Zustellung aufgrund dieser Symmetrie keine konstruktiv bedingten resultierenden Querkräfte ergeben, die zu einer ungewollten Auslenkung des Honwerkzeugs bei der Bearbeitung führen können.Preferably, the arrangement is such that pairs of similar carriers and cutting material bodies are arranged at diametrically opposite positions on the circumference, so that during delivery, due to this symmetry, there are no design-related resulting transverse forces that lead to an unwanted deflection of the honing tool during machining can.

Die ersten Schneidstoffkörper und die zweiten Schneidstoffkörper können in Axialrichtung die gleiche Länge haben. Wenn darüber hinaus alle im gleichen Axialabschnitt angeordnet sind, ergibt sich die axiale Länge des Schneidbereichs aus der axialen Länge der ersten und zweiten Schneidstoffkörper. Die ersten und zweiten Schneidstoffkörper können auch axial leicht gegeneinander versetzt sein, so dass die axiale Länge des Schneidbereichs etwas größer werden kann als die axiale Länge der längsten der Schneidstoffkörper.The first cutting material bodies and the second cutting material bodies can have the same length in the axial direction. Furthermore, if all are arranged in the same axial section, the axial length of the cutting area results from the axial length of the first and second cutting material bodies. The first and second cutting material bodies can also be axially slightly offset from one another, so that the axial length of the cutting area can become slightly larger than the axial length of the longest of the cutting material bodies.

Bei einer Ausführungsform sind die ersten Schneidstoffkörper in Axialrichtung kürzer als die zweiten Schneidstoffkörper. Die axiale Länge der ersten Schneidstoffkörper kann beispielsweise weniger als 80 % oder weniger als 70 % der axialen Länge der zweiten Schneidstoffkörper betragen, in der Regel aber nicht weniger als 50% dieser Länge. Damit kann erreicht werden, dass die erste Schneidgruppe im zugestellten Zustand, also bei Bearbeitung der Bohrungsinnenfläche, in einem effektiven ersten Schneidbereich wirkt, der kürzer als der Schneidbereich des Honwerkzeugs ist. Damit können z.B. Bohrungsabschnitte mit in Axialrichtung stärkerer Durchmesseränderung (kleine Radien) besonders gut bearbeitet werden. Es ist auch möglich, dass zweite Schneidstoffkörper in Axialrichtung kürzer sind als erste Schneidstoffkörper.In one embodiment, the first cutting material bodies are shorter in the axial direction than the second cutting material bodies. The axial length of the first cutting material bodies can be, for example, less than 80% or less than 70% of the axial length of the second cutting material bodies, but generally not less than 50% of this length. With that you can What can be achieved is that the first cutting group in the advanced state, i.e. when machining the inner surface of the bore, acts in an effective first cutting area that is shorter than the cutting area of the honing tool. This means that, for example, bore sections with larger diameter changes in the axial direction (small radii) can be machined particularly well. It is also possible for second cutting material bodies to be shorter in the axial direction than first cutting material bodies.

Bei manchen Ausführungsformen sind die zweiten Schneidstoffkörper in Bezug auf den Werkzeugkörper elastisch nachgiebig gelagert. Durch die elastisch nachgiebige Lagerung kann die Fähigkeit der zweiten Schneidstoffkörper zu einer Konturverfolgung ohne Anpressdruckspitzen verbessert werden, was sich positiv auf die Güte der erzielbaren Oberflächen auswirken kann. Die elastische Nachgiebigkeit kann auf unterschiedliche Weisen erreicht werden. Beispielsweise ist es möglich, innerhalb des zweiten Zustellsystems bis zum Träger ohne konstruktiv bedingte Nachgiebigkeit zu arbeiten und eine elastische Nachgiebigkeit zwischen Träger und getragenem Schneidstoffkörper vorzusehen. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass in einem Zwischenraum zwischen einem Schneidstoffkörper und dem den Schneidstoffkörper tragenden Träger eine elastisch nachgiebige Zwischenschicht angeordnet ist, die beispielsweise durch eine Schicht aus einem Elastomer gebildet sein kann. Die Zwischenschicht kann den Zwischenraum vollständig ausfüllen, um das Eindringen von Schneidmittelresten oder Abrieb zu vermeiden. Bezüglich dieses Teilaspekts wird auf die DE 10 2017 202 573 A1 der Anmelderin verwiesen, die Realisierungsmöglichkeiten hierfür beschreibt.In some embodiments, the second cutting material bodies are mounted in an elastically flexible manner with respect to the tool body. The elastically flexible mounting can improve the ability of the second cutting material bodies to follow contours without contact pressure peaks, which can have a positive effect on the quality of the surfaces that can be achieved. Elastic compliance can be achieved in different ways. For example, it is possible to work within the second delivery system up to the carrier without design-related flexibility and to provide elastic flexibility between the carrier and the cutting material body being carried. This can be achieved, for example, by arranging an elastically flexible intermediate layer in an intermediate space between a cutting material body and the carrier carrying the cutting material body, which can be formed, for example, by a layer made of an elastomer. The intermediate layer can completely fill the gap to avoid the penetration of cutting agent residues or abrasion. With regard to this aspect, reference is made to: DE 10 2017 202 573 A1 referred to the applicant, which describes the implementation options for this.

Bei manchen Ausführungsformen wird die elastische Nachgiebigkeit dadurch erreicht, dass die zweiten Träger nahe an oder angrenzend an einen zweiten Schneidstoffkörper einen elastisch nachgiebigen Abschnitt mit (trägermaterial-freien) Aussparungen und einstückig mit dem Träger ausgebildeten Federelementen aufweist. Im Vergleich zu ebenfalls möglichen Konstruktionen mit gesonderten Federn innerhalb des Zustellsystems zeichnen sich derartige Varianten mit monolithisch integrierten Federelementen unter anderem dadurch aus, dass die Federkraft mit hoher Präzision bei der Fertigung der Träger vorgegeben werden kann. Diese Lösung ist außerdem äußert robust und langlebig.In some embodiments, the elastic compliance is achieved in that the second carrier has an elastically flexible section with (support material-free) recesses and spring elements formed in one piece with the carrier close to or adjacent to a second cutting material body. In comparison to possible designs with separate springs within the delivery system, such variants with monolithically integrated spring elements are characterized, among other things, by the fact that the spring force can be specified with high precision during the production of the carrier. This solution is also extremely robust and durable.

Bei Varianten mit gesonderten Federn zur nachgiebigen Lagerung der zweiten Schneidstoffkörper und bei Varianten mit den Aussparungen im Trägermaterial kann es passieren, dass Abrieb in den Federbereich gerät und die Funktion beeinträchtigt. Das wird bei manchen Ausführungsformen dadurch verhindert, dass der von Federmaterial freie Bereich zwischen Federwindungen oder in den Aussparungen mit einem elastisch nachgiebigen Elastomermaterial oder einem anderen elastisch nachgiebigen Füllmaterial ausgefüllt ist.In variants with separate springs for flexible mounting of the second cutting material bodies and in variants with recesses in the carrier material, it can happen that abrasion gets into the spring area and impairs function. In some embodiments, this is prevented by filling the area between spring coils or in the recesses that is free of spring material with an elastically flexible elastomeric material or another elastically flexible filling material.

Dadurch bleibt die Federwirkung langfristig erhalten. Durch Auswahl geeigneter elastisch nachgiebiger Füllmaterialien kann die Federcharakteristik, z.B. die "Härte" der Federung, präzise eingestellt werden. Es können einige der alle Freiräume im Federbereich ausgefüllt sein. Diese Maßnahmen können unabhängig von den sonstigen Merkmalen der Erfindung auch bei nicht-erfindungsgemäßen Honwerkzeugen mit elastischer Nachgiebigkeit im Honwerkzeug genutzt werdenThis means that the spring effect is retained in the long term. By selecting suitable elastically flexible filling materials, the spring characteristics, e.g. the “hardness” of the suspension, can be precisely adjusted. Some of the free spaces in the spring area may be filled. Regardless of the other features of the invention, these measures can also be used for honing tools not according to the invention with elastic flexibility in the honing tool

Bei manchen Ausführungsformen weist das Honwerkzeug eine Führungsgruppe mit mehreren um den Umfang des Werkzeugkörpers verteilten Führungsleisten auf. Diese können fest am Werkzeugkörper angebracht sein. Einzelne, mehrere oder alle Führungsleisten können sich wenigstens teilweise in axiale Bereiche außerhalb des Schneidbereichs erstrecken. Bei manchen Ausführungsformen sind die Führungsleisten ausschließlich innerhalb des Schneidbereichs angeordnet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch in Bohrungsabschnitten mit axial stark variierendem Durchmesser die Führungsleisten nicht in ungewollten Kontakt mit der Bohrungsinnenfläche kommen. Eine, mehrere oder alle Führungsleisten können unmittelbar neben einem zweiten Träger angeordnet sein, so dass die benachbarten zweiter Träger durch die unmittelbar benachbarte Führungsleiste geschützt werden.In some embodiments, the honing tool has a guide group with a plurality of guide strips distributed around the circumference of the tool body. These can be firmly attached to the tool body. Individual, several or all guide strips can extend at least partially into axial areas outside the cutting area. In some embodiments, the guide strips are arranged exclusively within the cutting area. This can ensure that even in bore sections with axially highly varying diameters, the guide strips do not come into unwanted contact with the inner surface of the bore. One, several or all guide bars can be arranged directly next to a second carrier, so that the adjacent second carriers are protected by the immediately adjacent guide bar.

Ein weiterer Beitrag zur Erzielung hoher Oberflächengüten wird bei manchen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass das Honwerkzeug ein integriertes mehrachsiges Gelenk zum begrenzt beweglichen Ankoppeln des Werkzeugkörpers an ein Anschlussstück aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein axialer Abstand zwischen dem Gelenk und dem mit Schneidstoffkörpern ausgestalteten Schneidbereich kleiner als der wirksame Außendurchmesser der Schneidgruppen bei vollständig zurückgezogenen Schneidstoffkörpern ist. Dadurch ergibt sich eine axial kompakte Bauweise. Außerdem können eventuelle Kippmomente beim Auftreten einer Schrägstellung der Werkzeugachse gegenüber der Rotationsachse der Antriebsspindel gering gehalten werden, was sich nach den Erfahrungen der Erfinder positiv auf die Oberflächenqualität der gehonten Bohrungsinnenfläche auswirken kann. Der axiale Abstand wird im Kontext dieser Anmeldung zwischen der Ebene des Gelenkpunktes und dem axialen Ende des Schneidbereichs gemessen.In some embodiments, a further contribution to achieving high surface quality is achieved in that the honing tool has an integrated multi-axis joint for limitedly movable coupling of the tool body to a connecting piece. It is preferably provided that an axial distance between the joint and the cutting area designed with cutting material bodies is smaller than the effective outer diameter of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. This results in an axially compact design. In addition, any tilting moments when the tool axis is tilted relative to the rotation axis of the drive spindle can be kept low, which, according to the inventors' experience, can have a positive effect on the surface quality of the honed inner bore surface. In the context of this application, the axial distance is measured between the plane of the hinge point and the axial end of the cutting area.

Die Erfindung betrifft auch ein Feinbearbeitungsverfahren zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, insbesondere zum Feinbearbeiten von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen. Das Feinbearbeitungsverfahren umfasst mindestens eine Honoperation, bei der ein 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, wobei bei der Honoperation ein Honwerkzeug gemäß der beanspruchten Erfindung verwendet wird.The invention also relates to a fine machining method for machining the inner surface of a bore in a workpiece, in particular for fine machining of cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines. The fine machining process includes at least one honing operation in which an expandable honing tool is placed within the bore to generate a lifting movement in the axial direction Bore is moved back and forth and at the same time rotated to generate a rotary movement superimposed on the lifting movement, a honing tool according to the claimed invention being used during the honing operation.

Gemäß einer Weiterbildung wird eine Honoperation als mehrstufige Honoperation durchgeführt, wobei in einer ersten Honstufe die erste Schneidgruppe an die Bohrungsinnenfläche angedrückt und mittels der ersten Schneidgruppe mittels axial ungleichmäßigen Materialabtrags ausgehend von einer Ausgangsform eine von der Kreiszylinderform abweichende, vorzugsweise rotationssymmetrische, Bohrungsform erzeugt wird, und wobei danach in einer zweiten Honstufe die zweite Schneidgruppe zugestellt und mittels der zweiten Schneidgruppe an der Bohrungsinnenfläche eine gewünschte Oberflächenstruktur im Wesentlichen ohne Veränderung der Makroform der Bohrung erzeugt wird. Das Honwerkzeug kann also hier ohne zwischengeschalteten Werkzeugwechsel einerseits zur Veränderung der Bohrungsform mittels axial ungleichmäßigen Materialabtrags genutzt werden (erste Honstufe) als auch, danach, bei zurückgezogener erster Schneidgruppe und zugestellter zweiter Schneidgruppe, zur Verbesserung der Oberflächenstruktur der Bohrungsinnenfläche, im Wesentlichen ohne weiteren Materialabtrag bzw. mit höchstens sehr geringem Materialabtrag.According to a further development, a honing operation is carried out as a multi-stage honing operation, wherein in a first honing stage the first cutting group is pressed against the inner surface of the bore and a bore shape which deviates from the circular cylindrical shape, preferably rotationally symmetrical, is produced by means of the first cutting group by means of axially uneven material removal starting from an initial shape, and wherein the second cutting group is then advanced in a second honing stage and a desired surface structure is produced on the inner surface of the bore by means of the second cutting group, essentially without changing the macro shape of the bore. The honing tool can therefore be used here, without an intermediate tool change, to change the shape of the bore by means of axially uneven material removal (first honing stage) and then, with the first cutting group retracted and the second cutting group advanced, to improve the surface structure of the inner surface of the bore, essentially without further material removal or . with at most very little material removal.

Da auf einen Werkzeugwechsel zwischen den beiden Honstufen verzichtet werden kann, kann die Taktzeit gegenüber Verfahren mit Werkzeugwechsel erheblich reduziert werden. Außerdem können Ungenauigkeiten, die durch einen Werkzeugwechsel verursacht werden können, vermieden werden.Since there is no need to change tools between the two honing stages, the cycle time can be significantly reduced compared to processes with tool changes. Inaccuracies that can be caused by a tool change can also be avoided.

Vorzugsweise wird in der ersten Honstufe mit einer Wegsteuerung gearbeitet, um die angestrebte Bohrungsform mit hoher Genauigkeit zu erzielen. In der zweiten Honstufe wird vorzugsweise kraftgesteuert gehont. Dabei ist bei manchen Varianten vorgesehen, über die gesamte Länge der Bohrung mit im Wesentlichen konstanter Anpresskraft zu honen, um eine über die gesamte Länge weitgehend gleichmäßige Oberflächenstruktur zu erzielen.In the first honing stage, a path control is preferably used in order to achieve the desired bore shape with high accuracy. In the second honing stage, honing is preferably force-controlled. In some variants, honing is carried out over the entire length of the bore with essentially constant contact pressure in order to achieve a largely uniform surface structure over the entire length.

Bei anderen Varianten wird die Bohrung steuerungstechnisch in mindestens zwei benachbarte axiale Bohrungsabschnitte (einen ersten Bohrungsabschnitt und mindestens einen zweiten Bohrungsabschnitt) unterteilt und die Steuerung erfolgt so, dass sich die Honparameter in den Bohrungsabschnitten unterscheiden, wobei z.B. in einem der Bohrungsabschnitte mit größerer Andrückkraft gehont wird als in einem anderen Bohrungsabschnitt. Die Oberflächen in den Bohrungsabschnitten können dadurch hinsichtlich unterschiedlicher Bedingungen während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs optimiert werden (z.B. Kolbengeschwindigkeit bei Hubkolbenmotoren).In other variants, the bore is divided in terms of control technology into at least two adjacent axial bore sections (a first bore section and at least one second bore section) and the control is carried out in such a way that the honing parameters in the bore sections differ, for example in one of the bore sections being honed with greater pressing force than in another borehole section. The surfaces in the bore sections can thereby be optimized with regard to different conditions during intended use (e.g. piston speed in reciprocating piston engines).

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

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 eine schrägperspektivische schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Honwerkzeugs gemäß der beanspruchten Erfindung;
Fig. 2
zeigt eine Ansicht des Honwerkzeugs aus Fig. 1 in Axialrichtung auf das spindelferne Ende;
Fig. 3
zeigt eine Seitenansicht des Honwerkzeugs aus Fig. 1;
Fig. 4
zeigt einen Schnitt in einer die Werkzugachse enthaltende Radialebene durch einzeln zustellbare zweite Schneidstoffkörper gemäß Linie IV-IV in Fig. 2;
Fig. 5
zeigt einen Schnitt in einer die Werkzugachse enthaltende Radialebene durch erste Träger gemäß Linie V-V in Fig. 2;
Fig. 6
zeigt einen Schnitt in einer die Werkzugachse enthaltende Radialebene durch erste Träger einer anderen Ausführungsform;
Fig. 7 bis 10
zeigen verschiedene Varianten von leistenförmigen zweiten Trägern, die im Bereich nahe der Außenfläche zur Befestigung eines Schneidstoffkörpers durch ein Muster von Ausnehmungen und integrale Federelemente elastisch nachgiebig ausgestaltet sind.
Further advantages and aspects of the invention result from the claims and from the following description of preferred exemplary embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.
Fig. 1
shows an oblique perspective schematic view of an embodiment of a honing tool according to the claimed invention;
Fig. 2
shows a view of the honing tool Fig. 1 in the axial direction to the end remote from the spindle;
Fig. 3
shows a side view of the honing tool Fig. 1 ;
Fig. 4
shows a section in a radial plane containing the tool axis through individually adjustable second cutting material bodies according to line IV-IV in Fig. 2 ;
Fig. 5
shows a section in a radial plane containing the tool axis through the first carrier according to line VV in Fig. 2 ;
Fig. 6
shows a section in a radial plane containing the tool axis through first carriers of another embodiment;
Fig. 7 to 10
show various variants of strip-shaped second carriers, which are designed to be elastically flexible in the area near the outer surface for fastening a cutting material body through a pattern of recesses and integral spring elements.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Figur 1 zeigt eine schrägperspektivische Darstellung eines Honwerkzeugs 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Honwerkzeug dient zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mittels Honen und ist im Beispielsfall dafür ausgelegt, Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen zu honen. Das Honwerkzeug ist besonders gut auch 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. Figure 1 shows an oblique perspective view of a honing tool 100 according to an embodiment of the invention. The honing tool is used to process an inner surface of a bore in a workpiece by means of honing and, in the example, is designed to hone cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines. The honing tool is particularly suitable for 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 an axially continuously variable diameter. However, the honing tool can also be used to machine circular cylindrical bores, i.e. rotationally symmetrical bores without an axial contour.

Das Honwerkzeug hat einen aus einem Stahlwerkstoff gefertigten Werkstoffkörper 110, der eine Werkzeugachse 112 definiert, die gleichzeitig die Rotationsachse des Honwerkzeugs während der Honbearbeitung ist. Am spindelseitigen Ende des Honwerkzeugs befindet sich eine Kupplungsstruktur 120 zum Ankoppeln des Honwerkzeugs an eine Antriebsstange oder eine Arbeitsspindel einer Honmaschine oder einer anderen Bearbeitungsmaschine, welche eine Arbeitsspindel aufweist, die sowohl um die Spindelachse drehbar als auch parallel zur Spindelachse oszillierend hin- und her bewegbar ist. In Fig. 1 ist die Kupplungsstruktur 120 als funktionaler Teil einer Bajonettverbindung ausgelegt. Bei Ausführungsbeispielen zur Verwendung an der Arbeitsspindel eines Bearbeitungszentrums kann z.B. eine Kupplungsstruktur nach Art eines Hohlschaftkegels oder eines anderen Kegels vorgesehen sein.The honing tool has a material body 110 made of a steel material, which defines a tool axis 112, which is also the axis of rotation of the honing tool during honing. At the spindle-side end of the honing tool there is a coupling structure 120 for coupling the honing tool to a drive rod or a work spindle of a honing machine or another processing machine, which has a work spindle that is both rotatable about the spindle axis and can be moved back and forth in an oscillating manner parallel to the spindle axis . In Fig. 1 the coupling structure 120 is designed as a functional part of a bayonet connection. In exemplary embodiments for use on the work spindle of a machining center, for example, a coupling structure in the manner of a hollow shaft cone or another cone can be provided.

In dem der Kupplungsstruktur 120 bzw. der (nicht dargestellten) Arbeitsspindel abgewandten Endabschnitt des Werkzeugkörpers befindet sich der Schneidbereich 130 des Honwerkzeugs, in welchem alle abrasiven Schneidstoffkörper (generelles Bezugszeichen 140) angebracht sind. Innerhalb des Schneidbereichs 130 sind viele um den Umfang des Werkzeugkörpers verteilte Schneidstoffkörper angeordnet, die in einer parallel zur Werkzeugachse verlaufenden Axialrichtung eine axiale Länge LS haben, welche um ein Mehrfaches kleiner ist als ein minimaler wirksamer Außendurchmesser AD des Honwerkzeugs in dem mit Schneidstoffkörpern bestückten Schneidbereich 130.In the end section of the tool body facing away from the coupling structure 120 or the work spindle (not shown) there is the cutting area 130 of the honing tool, in which all abrasive cutting material bodies (general reference number 140) are attached. Within the cutting area 130, many cutting material bodies are arranged, distributed around the circumference of the tool body, which have an axial length LS in an axial direction running parallel to the tool axis, which is several times smaller than a minimum effective outer diameter AD of the honing tool in the cutting area 130 equipped with cutting material bodies .

Bei dem Ausführungsbeispiel sind alle Schneidstoffkörper als in Umfangsrichtung schmale Schneidstoffleisten ausgebildet, deren in Umfangsrichtung gemessene Breite BS klein gegenüber der axialen Länge LS ist. Ein Aspektverhältnis zwischen Länge LS und Breite BS kann beispielsweise im Bereich von 4:1 bis 25:1 liegen.In the exemplary embodiment, all cutting material bodies are designed as cutting material strips that are narrow in the circumferential direction, the width BS of which, measured in the circumferential direction, is small compared to the axial length LS. An aspect ratio between length LS and width BS can be in the range from 4:1 to 25:1, for example.

Das Honwerkzeug hat nur einen einzigen Schneidbereich 130. Dieser ist mehr oder weniger bündig mit dem spindelfernen Ende des Werkzeugkörpers im spindelabgewandten Endabschnitt des Werkzeugkörpers angeordnet, so dass gegebenenfalls auch Sacklochbohrungen bis zum Bohrungsgrund bearbeitet werden können.The honing tool has only a single cutting area 130. This is arranged more or less flush with the end of the tool body remote from the spindle in the end section of the tool body facing away from the spindle, so that blind holes can also be machined down to the bottom of the hole if necessary.

Bei dem Honwerkzeug 100 in Fig. 1 handelt es sich um ein Honwerkzeug mit Doppelaufweitung, welches sich dadurch auszeichnet, dass an dem Werkzeugkörper eine erste Schneidgruppe 160-1 und eine davon unabhängig zustellbare zweite Schneidgruppe 160-2 angeordnet ist. Die erste Schneidgruppe 160-1 weist mehrere (im Beispielsfall genau vier) erste Träger 150-1 auf, die mittels eines zugeordneten ersten Zustellsystems 170-1 in zugehörige Radialrichtungen radial zur Werkzeugachse 112 zugestellt werden können. Die zweite Schneidgruppe 160-2 weist mehrere (im Beispielsfall insgesamt acht) zweite Träger 150-2 auf, die unabhängig von den ersten Trägern 150-1 in zugehörige Radialrichtungen radial zur Werkzeugachse 112 zugestellt werden können, wozu ein zweites Zustellsystem 170-2 vorgesehen ist.With the honing tool 100 in Fig. 1 It is a honing tool with double expansion, which is characterized in that a first cutting group 160-1 and a second cutting group 160-2 that can be delivered independently of it are arranged on the tool body. The first cutting group 160-1 has several (in the example, exactly four) first carriers 150-1, which can be delivered radially to the tool axis 112 in associated radial directions by means of an assigned first delivery system 170-1. The second cutting group 160-2 has several (in the example a total of eight) second carriers 150-2, which can be delivered independently of the first carriers 150-1 in associated radial directions radially to the tool axis 112, for which purpose a second delivery system 170-2 is provided .

Bei den Trägern 150-1, 150-2, die die jeweiligen Schneidstoffkörper 140-1 bzw. 140-2 tragen, handelt es sich jeweils um einstückige, aus Stahlwerkstoff hergestellte Bauteile, die in sich im Wesentlichen starr sind. Jeder der ersten Träger 150-1 hat einen in Umfangsrichtung relativ breiten Trägerabschnitt 152-1 mit einer generell zylindrisch gekrümmten Außenseite 154-1 und einer dem Werkzeugkörper zugewandten, im Wesentlichen ebenen Innenseite, an der ein plattenförmiger Zustellabschnitt 156-1 nach innen ragt. An der der Außenseite 154-1 abgewandten Innenseite des Zustellabschnitts befinden sich Schrägflächen, die mit einer korrespondierenden Schrägfläche eines axial verschiebbaren ersten Zustellkonus nach Art eines Keilantriebs zusammenwirkt, so dass eine axiale Bewegung des Zustellkonus im Inneren des Werkzeugkörpers zu einer radialen Bewegung des Trägers führt. Der Zustellabschnitt 156-1 des Trägers 150-1 sitzt radial beweglich in einer im Wesentlichen rechteckförmigen Aussparung des Werkzeugkörpers, so dass eine Radialbewegung (radial zur Werkzeugachse 112) möglich ist, aber Kippbewegungen in Querrichtung dazu weitgehend vermieden werden. Die Träger werden mithilfe mehrerer umlaufender Schraubenfedern in die nach innen zurückgezogene Position vorgespannt, so dass die radiale Zustellung nach außen gegen die Kraft dieser Rückstellfedern erfolgt.The carriers 150-1, 150-2, which carry the respective cutting material bodies 140-1 and 140-2, are each one-piece components made of steel material, which are essentially rigid in themselves. Each of the first carriers 150-1 has a relatively wide carrier section 152-1 in the circumferential direction with a generally cylindrically curved outer side 154-1 and a substantially flat inner side facing the tool body, on which a plate-shaped feed section 156-1 protrudes inwards. On the inside of the feed section facing away from the outside 154-1 there are inclined surfaces which cooperate with a corresponding inclined surface of an axially displaceable first feed cone in the manner of a wedge drive, so that an axial movement of the feed cone inside the tool body leads to a radial movement of the carrier. The delivery section 156-1 of the carrier 150-1 sits in a radially movable manner in a substantially rectangular recess in the tool body, so that a radial movement (radial to the tool axis 112) is possible, but tilting movements in the transverse direction are largely avoided. The carriers are preloaded into the inwardly retracted position using several circumferential coil springs, so that the radial outward advance occurs against the force of these return springs.

Die außenliegenden Trägerabschnitte 152-1 sind in Umfangsrichtung so breit, dass die ersten Träger jeweils einen Umfangsabschnitt von mehr als 20° Umfangsbreite abdecken, im Beispiel sind es mehr als 30°, nämlich ca. 35° Umfangsbreite. Bei einer Zustellung in Radialrichtung zur Werkstückachse wird nur der in Umfangsrichtung betrachtete mittlere Bereich dieses Trägerabschnitts exakt radial zur Werkzeugachse zugestellt. Die weiter außen liegenden Bereiche werden parallel zu dieser Mittel-Radialrichtung zugestellt, so dass sich zwischen der lokalen Radialrichtung und der tatsächlichen Zustelleinrichtung eine kleine Winkelabweichung ergibt. Daher ist bei vielen Ausführungsformen die Umfangsbreite nicht größer als 45° oder nicht größer als 60° oder nicht größer als 90°.The outer carrier sections 152-1 are so wide in the circumferential direction that the first carriers each cover a circumferential section of more than 20° circumferential width, in the example it is more than 30°, namely approximately 35° circumferential width. When advancing in the radial direction to the workpiece axis, only the central region of this carrier section viewed in the circumferential direction is advanced exactly radially to the tool axis. The areas further out are delivered parallel to this central radial direction, so that there is a small angular deviation between the local radial direction and the actual delivery device. Therefore, in many embodiments, the circumferential width is no greater than 45°, or no greater than 60°, or no greater than 90°.

Die zweiten Träger 150-2 sind im Bereich ihrer radialen Außenseiten 154-2 deutlich schmaler als die breiten Trägerabschnitte 152-1. Sie decken im Beispielsfall jeweils einen Umfangswinkelbereich von weniger als 10° ab, wobei im Beispielsfall der Umfangwinkelbereich bei etwa 5° bis 7° liegt. Absolut gesehen können die Breiten z.B. im Bereich von 1,5 mm bis 4.0 mm liegen. Die zweiten Träger haben wie die ersten Träger einen plattenförmigen Zustellabschnitt, der nach innen ragt und an seiner verjüngten Innenseite Schrägflächen zum Zusammenwirken mit einem axial verschiebbaren Zustellkonus eines zweiten Zustellsystems 170-2 aufweist. Auch hier sitzen die Zustellabschnitte radial beweglich, in Querrichtung dazu aber im Wesentlichen unbeweglich in einer rechteckförmigen Aussparung des Werkzeugkörpers, so dass eine Radialverschiebung möglich und Verschiebungen quer dazu unterbunden sind.The second carriers 150-2 are significantly narrower in the area of their radial outer sides 154-2 than the wide carrier sections 152-1. In the example case, they each cover a circumferential angle range of less than 10°, with the circumferential angle range being approximately 5° to 7° in the example case. In absolute terms, the widths can be in the range from 1.5 mm to 4.0 mm, for example. Like the first carriers, the second carriers have a plate-shaped delivery section which projects inwards and has inclined surfaces on its tapered inside for cooperation with an axially displaceable delivery cone of a second delivery system 170-2. Here too, the feed sections are located in a rectangular recess in the tool body, which can be moved radially but are essentially immovable in the transverse direction, so that radial displacement is possible and displacements transverse to it are prevented.

Die ersten Träger 150-1 tragen an ihren radialen Außenseiten jeweils sechs relativ schmale erste Schneidstoffkörper 140-1 in Form von Schneidleisten, die mit gegenseitigem Umfangsabstand an der Außenseite des Trägerabschnitts z.B. durch Kleben, Löten, Schrauben o.dgl. befestigt sind. Zwischen den Schneidstoffkörpern sind nutartige, achsparallele Zwischenräume, deren Umfangsbreite kleiner ist als die Umfangsbreite der jeweils benachbarten Schneidstoffkörper. Die Schneidstoffkörper decken mit ihren außen liegenden Schneidflächen insgesamt einen Umfangswinkelbereich von etwa der Hälfte oder etwas mehr der Umfangsbreite des Trägerabschnitts ab, so dass in Umfangsrichtung eine relativ hohe Flächendichte von abrasiven Schneidflächen vorliegt, jedoch unterbrochen durch längs verlaufende Zwischenräume, die die Zufuhr und Abfuhr von Kühlschmierstoff und gegebenenfalls Abrieb begünstigen.On their radial outer sides, the first carriers 150-1 each carry six relatively narrow first cutting material bodies 140-1 in the form of cutting strips, which are attached to the outside of the carrier section at a mutual circumferential distance, for example by gluing, soldering, screwing or the like. are attached. Between the cutting material bodies there are groove-like, axially parallel spaces, the circumferential width of which is smaller than the circumferential width of the adjacent cutting material bodies. With their outer cutting surfaces, the cutting material bodies cover a total circumferential angle range of approximately half or slightly more of the circumferential width of the carrier section, so that there is a relatively high surface density of abrasive cutting surfaces in the circumferential direction, but interrupted by longitudinal gaps that allow the supply and removal of Cooling lubricant and, if necessary, promote abrasion.

Jeder der zweiten Träger 150-2 trägt dagegen an seiner Außenseite nur einen einzigen relativ schmalen Schneidstoffkörper 140-2, dessen axiale Länge die axiale Länge des Schneidbereichs bestimmt. Die Umfangsbreite beträgt nur ca. 20 % der Länge, ist jedoch im Beispiel größer als die Umfangsbreite der vielen schmaleren ersten Schneidstoffkörper der ersten Schneidgruppe.In contrast, each of the second carriers 150-2 carries on its outside only a single, relatively narrow cutting material body 140-2, the axial length of which determines the axial length of the cutting area. The circumferential width is only approximately 20% of the length, but in the example it is larger than the circumferential width of the many narrower first cutting material bodies of the first cutting group.

Die ersten Schneidstoffkörper 140-1 sind im Beispiel von Fig. 1 nur etwa halb so lang wie die zweiten Schneidstoffkörper (etwa zwischen 40% und 70% dieser Länge) und schließen an der der Spindel abgewandten Seite auf gleicher Höhe ab wie die zweiten Schneidstoffkörper 140-2. Die ersten Schneidstoffkörper definieren dadurch einen effektiven ersten Schneidbereich, der nur etwa halb so lang ist wie der Schneidbereich 130, dessen Länge durch die Länge der zweiten Schneidstoffkörper definiert ist.The first cutting material bodies 140-1 are in the example of Fig. 1 only about half as long as the second cutting material bodies (approximately between 40% and 70% of this length) and end on the side facing away from the spindle at the same height as the second cutting material bodies 140-2. The first cutting material bodies thereby define an effective first cutting area which is only approximately half as long as the cutting area 130, the length of which is defined by the length of the second cutting material bodies.

Die kürzeren ersten Schneidstoffkörper können bei anderen Ausführungsformen auch etwa in der Mitte des Schneidbereichs oder am oberen, dem Kupplungsabschnitt zugewandten Ende des Schneidbereichs angeordnet sein.In other embodiments, the shorter first cutting material bodies can also be arranged approximately in the middle of the cutting area or at the upper end of the cutting area facing the coupling section.

Die ersten Schneidstoffkörper sind sehr verschleißbeständig und weisen vorzugsweise Diamantschneidkörner in metallischer Bindung auf. Die zweiten Schneidstoffkörper können anders aufgebaut sein, z.B. mit keramischer Bindung oder Kunststoffbindung.The first cutting material bodies are very wear-resistant and preferably have diamond cutting grains in a metallic bond. The second cutting material bodies can be constructed differently, for example with a ceramic bond or plastic bond.

Das Honwerkzeug weist weiterhin eine Führungsgruppe mit mehreren um den Umfang des Werkzeugkörpers verteilten, nicht-schneidenden Führungsleisten 180 auf, die jeweils an vorgegebenen Positionen fest am Werkzeugkörper angebracht, also nicht zustellbar sind. Die parallel zur Werkzeugachse ausgerichteten Führungsleisten haben eine axiale Länge, die etwa der Länge des Schneidbereichs entspricht, und sind ausschließlich innerhalb des Schneidbereichs 130 angeordnet. Die z.B. aus Hartmetall gefertigten Führungsleisten sind axial nicht länger als die Schneidstoffkörper, so dass die Führung in Axialrichtung auf denjenigen Bereich beschränkt wird, in dem auch ein Materialabtrag stattfinden kann. Es gibt keine außerhalb des Schneidbereichs 130 angeordneten Führungsleisten. Die Führungsgruppe hat sechs Führungsleisten, die in 60°-Abständen gleichmäßig über den Umfang des Werkzeugkörpers 110 verteilt sind. Die Anordnung ist so getroffen, dass jede der Führungsleisten 180 unmittelbar neben einem einzelnen zweiten Schneidstoffkörper 140-2, also einem einzeln zustellbaren Schneidstoffkörper der zweiten Schneidgruppe, angeordnet ist. Der Abstand in Umfangsrichtung ist kleiner als die in Umfangsrichtung gemessene Führungsbreite der jeweiligen Führungsleisten.The honing tool also has a guide group with several non-cutting guide strips 180 distributed around the circumference of the tool body, each of which is firmly attached to the tool body at predetermined positions, i.e. cannot be adjusted. The guide strips, which are aligned parallel to the tool axis, have an axial length that approximately corresponds to the length of the cutting area and are arranged exclusively within the cutting area 130. The guide strips, for example made of hard metal, are axially no longer than the cutting material bodies, so that the guidance in the axial direction is limited to the area in which material removal can also take place. There are no guide strips arranged outside the cutting area 130. The guide group has six guide strips which are evenly distributed over the circumference of the tool body 110 at 60° intervals. The arrangement is such that each of the guide strips 180 is arranged directly next to an individual second cutting material body 140-2, i.e. an individually adjustable cutting material body of the second cutting group. The distance in the circumferential direction is smaller than the guide width of the respective guide strips measured in the circumferential direction.

Zwei diametral gegenüber liegende Führungsleisten 180-M sind als Messleisten ausgelegt. Sie weisen in ihrer Mitte, also auf halber Höhe des Schneidbereichs, Messdüsen 185 eines pneumatischen Durchmesser- Messsystems auf. Diese können abhängig vom Anwendungsfall auch oberhalb oder unterhalb der Mitte liegen.Two diametrically opposite guide strips 180-M are designed as measuring strips. In their middle, i.e. halfway up the cutting area, they have measuring nozzles 185 of a pneumatic diameter measuring system. Depending on the application, these can also be above or below the middle.

Einige nicht von außen erkennbare Besonderheiten des Honwerkzeugs sind anhand der Schnittdarstellungen der Fig. 4 und 5 erkennbar. Dabei zeigt Fig. 4 einen Schnitt durch eine radiale Ebene, die durch Träger und Schneidleisten der zweiten Schneidgruppe (mit Einzelleisten) geht, während Fig. 5 einen Schnitt durch erste Träger 150-1 und erste Schneidleisten 140-1 der ersten Schneidgruppe zeigt.Some special features of the honing tool that cannot be seen from the outside are shown in the sectional views Figs. 4 and 5 recognizable. This shows Fig. 4 a cut through a radial plane that passes through the carrier and cutting strips of the second cutting group (with individual strips), while Fig. 5 shows a section through first carrier 150-1 and first cutting strips 140-1 of the first cutting group.

Das erste Zustellsystem 170-1 hat ein axial im Werkzeugkörper verschiebbar gelagertes erstes Zustellelement 172-1 in Form eines Rohrs, welches am spindelabgewandten Ende zwei axial versetzt zueinander angeordnete konische Abschnitte aufweist. Die damit in Wirkverbindung stehenden ersten Träger 150-1 der ersten Schneidgruppe haben axial zueinander versetzt zwei Schrägflächen, die mit den konischen Abschnitten nach Art eines Keilantriebs zusammenwirken. Dadurch stützt sich jeder erste Träger in zwei mit axialem Abstand zueinander liegenden Bereichen am zugehörigen Zustellelement ab, so dass Verkippungen der ersten Träger zuverlässig vermieden werden.The first delivery system 170-1 has a first delivery element 172-1 in the form of a tube which is axially displaceably mounted in the tool body and which has two axially at the end facing away from the spindle has conical sections arranged offset from one another. The first carriers 150-1 of the first cutting group, which are operatively connected to one another, have two inclined surfaces which are axially offset from one another and which interact with the conical sections in the manner of a wedge drive. As a result, each first carrier is supported on the associated feed element in two areas that are axially spaced apart from one another, so that tilting of the first carrier is reliably avoided.

Analog ist die Zustellung bei der zweiten Schneidgruppe gelöst. Das zweite Zustellsystem hat ein zweites Zustellelement 172-2 in Form einer Stange, die im Inneren des Rohrs (erstes Zustellelement) relativ dazu beweglich axial verschiebbar geführt ist. Am Ende der Stange befinden sich in axialem Abstand zueinander zwei konische Abschnitte. Die zweiten Träger 150-2 haben korrespondierend dazu an ihrer radialen Innenseite zwei axial versetzte Schrägflächen, die mit den entsprechenden Konusflächen zusammenwirken. Dadurch ist auch hier ein Verkippen der zweiten Träger bei der Zustellung insoweit zuverlässig vermieden.The infeed for the second cutting group is solved similarly. The second delivery system has a second delivery element 172-2 in the form of a rod which is guided in the interior of the tube (first delivery element) so that it can move axially relative thereto. At the end of the rod there are two conical sections at an axial distance from one another. Correspondingly, the second carriers 150-2 have two axially offset inclined surfaces on their radial inside, which cooperate with the corresponding conical surfaces. This also reliably prevents the second carrier from tipping during delivery.

Wie in Fig. 6 gezeigt, sind auch alternative Lösungen möglich, bei denen beispielsweise die ersten Träger an ihren radialen Innenseiten nur eine einzige Schrägfläche haben, die mit einem am Zustellelement angebrachten Konus zusammenwirkt. Entsprechendes ist auch für die zweiten Träger möglich.As in Fig. 6 shown, alternative solutions are also possible in which, for example, the first carriers only have a single inclined surface on their radial inner sides, which interacts with a cone attached to the feed element. The same is also possible for the second carriers.

Die Schnittdarstellungen der Fig. 4 bis 6 lassen auch eine weitere Besonderheit gut erkennen. Das Honwerkzeug 100 hat ein integriertes Gelenk 190, mit dessen Hilfe der Werkzeugkörper 110 begrenzt beweglich an dem Anschlussstück angekoppelt ist, welches zum Anschluss an die Arbeitsspindel der Bearbeitungsmaschine dient. Das Gelenk 190 ist im Beispielsfall als ein Kugelgelenk ausgebildet, bei dem die Gelenkkugel 192 am unteren Ende des Anschlussstücks ausgebildet ist, während die korrespondierenden Lagerelemente mit konkaven sphärischen Lagerflächen innerhalb des Werkzeugkörpers 110 angebracht sind. Hierdurch ist eine begrenzte Beweglichkeit des Werkzeugkörpers gegenüber dem Anschlussstück um eine unendliche Vielzahl von quer zur Werkzeugachse verlaufenden Richtungen möglich, wodurch das Honwerkzeug insbesondere bei der Nachbearbeitung von Bohrungsinnenflächen zur Verbesserung der Oberflächenqualität den Oberflächen besonders gut folgen kann. Der axiale Abstand AB zwischen dem Gelenkpunkt (im Zentrum der Gelenkkugel) bzw. der dadurch definierten Ebene orthogonal zur Werkzeugachse und dem spindelfernen Ende des mit Schneidstoffkörpern ausgestatteten Schneidbereichs 130 kleiner ist als der wirksame Außendurchmesser AD der Schneidgruppen bei vollständig zurückgezogenen Schneidstoffkörpern. Dadurch können die eventuell bei einem Versatz zwischen Spindelachse und Bohrungsachse auftretenden Kippmomente gegenüber konventionellen Konstruktionen mit größerem Abstand verringert werden, was sich positiv auf die Bearbeitungsqualität auswirkt.The sectional views of the Fig. 4 to 6 also reveal another special feature. The honing tool 100 has an integrated joint 190, with the help of which the tool body 110 is coupled to the connecting piece with limited mobility, which serves to connect to the work spindle of the processing machine. In the example, the joint 190 is designed as a ball joint, in which the joint ball 192 is formed at the lower end of the connecting piece, while the corresponding bearing elements with concave spherical bearing surfaces are attached within the tool body 110. This allows limited mobility of the tool body relative to the connecting piece in an infinite number of directions running transversely to the tool axis, whereby the honing tool can follow the surfaces particularly well, particularly when reworking the inner surfaces of bores to improve the surface quality. The axial distance AB between the articulation point (in the center of the joint ball) or the plane defined thereby orthogonal to the tool axis and the end of the cutting area 130, which is remote from the spindle and equipped with cutting material bodies, is smaller than the effective outer diameter AD of the cutting groups when the cutting material bodies are completely retracted. This can potentially cause an offset between the spindle axis and bore axis tilting moments can be reduced compared to conventional designs with a larger distance, which has a positive effect on the machining quality.

Die zweiten Träger 150-2, die die einzelnen Schneidstoffkörper der zweiten Schneidgruppe tragen, können komplett als in sich starre Bauteile aus Vollmaterial, zum Beispiel aus Stahl, gefertigt werden. Insbesondere für die Nachverfolgung von nicht-kreiszylindrischen Bohrungsinnenflächen bei der Verbesserung der Oberflächenqualität mittels der zweiten Schneidgruppe kann es vorteilhaft sein, im Kraftfluss beim Andrücken der zweiten Schneidstoffkörper eine gewisse Nachgiebigkeit einzubauen, so dass Andrückkraftspitzen vermieden werden können.The second carriers 150-2, which carry the individual cutting material bodies of the second cutting group, can be manufactured completely as rigid components made of solid material, for example steel. Particularly for the tracking of non-circular cylindrical bore inner surfaces when improving the surface quality using the second cutting group, it can be advantageous to incorporate a certain flexibility in the force flow when pressing the second cutting material bodies, so that pressing force peaks can be avoided.

Bei den Ausführungsbeispielen, die anhand der Fig. 7 bis 10 dargestellt werden, ist dies jeweils dadurch gelöst, dass die plattenförmigen, schmalen leistenförmigen zweiten Träger in der Nähe oder an der radialen Außenseite, die zum Tragen eines schmalen Schneidstoffkörpers vorgesehen ist, einen elastisch nachgiebigen Abschnitt 150-2E aufweisen. Die elastische Nachgiebigkeit wird bei diesen Ausführungsformen dadurch erreicht, dass in dem zunächst monolithischen Träger mittels Funkenerosion oder auf andere Weise Aussparungen A geeigneter Form, Größe und Verteilung ausgearbeitet werden in der Weise, dass das an die Aussparung angrenzende Material unter äußerer Belastung nach Art einer Feder elastisch wirkt, so dass der äußere Abschnitt 150-2E insgesamt in Radialrichtung des Trägers elastisch nachgiebig wird. Diese Lösung mit integral ausgebildeten Federelementen FE hat sich als besonders robust und langlebig erwiesen. Die Federkraft kann durch geeignete Dimensionierung der Aussparungen bzw. verbleibenden Federelemente eingestellt werden.In the exemplary embodiments based on the Fig. 7 to 10 are shown, this is solved in each case in that the plate-shaped, narrow strip-shaped second carriers have an elastically flexible section 150-2E near or on the radial outside, which is intended to support a narrow cutting material body. The elastic compliance is achieved in these embodiments by creating recesses A of suitable shape, size and distribution in the initially monolithic support by means of spark erosion or other means in such a way that the material adjacent to the recess is under external load in the manner of a spring acts elastically, so that the outer section 150-2E becomes elastically flexible overall in the radial direction of the carrier. This solution with integrally formed FE spring elements has proven to be particularly robust and durable. The spring force can be adjusted by appropriately dimensioning the recesses or remaining spring elements.

Eine Variante dieser Bauformen wird anhand Fig. 8 erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die trägermaterial-freien Aussparungen A nicht leer, sondern vollständig mit einem elastisch nachgiebigen Elastomermaterial EL gefüllt. Dadurch kann verhindert werden, dass Materialabrieb in die Aussparungen eindringt. Außerdem kann die Federcharakteristik durch geeignete Wahl des elastischen Füllmaterials (Elastomermaterial EL) genau eingestellt und eine Dämpfung eventueller Schwingungen erreicht werden. Es können, wie dargestellt, alle Aussparungen oder nur ein Teil der Aussparungen ausgefüllt werden.A variant of these designs is shown Fig. 8 explained. In this exemplary embodiment, the carrier material-free recesses A are not empty, but are completely filled with an elastically flexible elastomer material EL. This can prevent material abrasion from penetrating the recesses. In addition, the spring characteristics can be precisely adjusted through a suitable choice of elastic filling material (elastomeric material EL) and any vibrations can be dampened. As shown, all recesses or only some of the recesses can be filled.

Das Honwerkzeug kann für eine Vielzahl von Feinbearbeitungsverfahren zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung mit einem Werkstück verwendet werden. Bei einer Verfahrensvariante ist vorgesehen, das Honwerkzeug zum Feinbearbeiten von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Zylinderblöcken oder Zylinderlaufbuchsen für Hubkolbenmaschinen zu verwenden, bei denen ausgehend von einer Bohrung mit einer beispielsweise kreiszylindrischen Ausgangsform eine vorzugsweise rotationssymmetrische Bohrung mit einem axialen Konturverlauf hergestellt werden soll, also eine Bohrung, die in unterschiedlichen axialen Abschnitten unterschiedliche Durchmesser hat, welche mehr oder weniger kontinuierlich ineinander übergehen. Es kann sich beispielsweise um eine konische Bohrungsform oder um eine flaschenförmige Bohrungsform oder tonnenförmige Bohrungsform handeln.The honing tool can be used for a variety of fine machining processes to machine the inner surface of a hole with a workpiece. In one variant of the method it is intended to use the honing tool for fine machining of cylinder running surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines, in which starting from a bore with a For example, a circular cylindrical initial shape is intended to produce a preferably rotationally symmetrical bore with an axial contour, i.e. a bore that has different diameters in different axial sections, which merge more or less continuously into one another. It can be, for example, a conical bore shape or a bottle-shaped bore shape or a barrel-shaped bore shape.

Dazu wird das Honwerkzeug an die Arbeitsspindel einer Bearbeitungsmaschine angekoppelt. Die Ausgangsform sei im Beispielsfall kreiszylindrisch und kann mittels Honen oder auch mittels einer Feinbearbeitung mit definierter Schneide, beispielsweise Feindrehen, hergestellt sein. In einer ersten Honstufe wird die erste Schneidgruppe verwendet. Diese wird nach Einführen des Honwerkzeugs in die Bohrung mithilfe des ersten Zustellsystems an die Bohrungsinnenfläche angedrückt. Mittels der ersten Schneidgruppe wird dann ausgehend von der Ausgangsform durch axial ungleichmäßigen Materialabtrag eine von der Kreiszylinderform abweichende rotationssymmetrische Bohrungsform erzeugt. Dazu kann beispielsweise die Andrückkraft als Funktion der Hublage des Honwerkzeugs in der Bohrung mittels der Steuerung so variiert werden, dass in Bereichen mit höherer Andrückkraft mehr Material abgetragen wird, so dass größere Innendurchmesser entstehen als in anderen Bereichen. Alternativ oder zusätzlich kann durch Variation der Hublänge der Bearbeitungshübe ein axial ungleichmäßiger Materialabtrag erzeugt werden, beispielsweise durch Reduzierung der axialen Höhe des oberen Umkehrpunkts der Hubbewegung bei gleichbleibendem unterem Umkehrpunkt.For this purpose, the honing tool is coupled to the work spindle of a processing machine. In the example, the initial shape is circular cylindrical and can be produced by honing or by fine machining with a defined cutting edge, for example fine turning. In a first honing stage, the first cutting group is used. After inserting the honing tool into the hole, this is pressed onto the inner surface of the hole using the first feed system. Using the first cutting group, a rotationally symmetrical bore shape that deviates from the circular cylindrical shape is then created, starting from the initial shape, by axially uneven material removal. For this purpose, for example, the pressing force can be varied as a function of the stroke position of the honing tool in the bore using the control so that more material is removed in areas with higher pressing force, so that larger inner diameters are created than in other areas. Alternatively or additionally, an axially uneven material removal can be generated by varying the stroke length of the processing strokes, for example by reducing the axial height of the upper reversal point of the stroke movement while maintaining the same lower reversal point.

Wenn die gewünschte rotationssymmetrische Bohrungsform im Rahmen der für diese erste Honstufe vorgesehenen Spezifikation erreicht ist (kann z.B. mittels pneumatischer Durchmessermessung festgestellt werden), wird die erste Schneidgruppe zurückgezogen und die zweite Schneidgruppe zugestellt. Bei der dann folgenden zweiten Honstufe wird mithilfe der einzelnen in unterschiedlichen Radialrichtungen zugestellten Einzelleisten der zweiten Schneidgruppe nur noch ein geringer Materialabtrag oder fast kein Materialabtrag geleistet, so dass sich die Makroform der Bohrung nicht oder nicht wesentlich ändert, sondern lediglich die gewünschte Oberflächenstruktur entsteht.When the desired rotationally symmetrical bore shape is achieved within the scope of the specification intended for this first honing stage (can be determined, for example, by means of pneumatic diameter measurement), the first cutting group is withdrawn and the second cutting group is advanced. In the second honing stage that follows, with the help of the individual strips of the second cutting group, which are advanced in different radial directions, only a small amount of material is removed or almost no material is removed, so that the macro shape of the hole does not change or does not change significantly, but only the desired surface structure is created.

In vielen Fällen wird das Feinbearbeitungsverfahren dazu genutzt, eine rotationssymmetrische Bohrungsform mit axialem Konturverlauf, also axial unterschiedlichen Durchmessern, zu erzeugen und daran ohne zwischenzeitlichen Werkzeugwechsel die geeigneten Oberflächenstruktur bzw. Oberflächenstrukturverteilung zu generieren. Prinzipiell ist es auch möglich, das Honwerkzeug zum Erzeugen und/oder zum Bearbeiten von Bohrungsformen zu verwenden, die im wenigsten einen Bohrungsabschnitt eine von der Kreisform abweichende Querschnittsform haben. Eine Bohrung kann beispielsweise in wenigstens einem Abschnitt eine ovale Bohrungsform oder eine Kleeblatt-Form aufweisen. Hierfür geeignete Honwerkzeug-Ausführungsformen haben vorzugsweise in der ersten Schneidgruppe, also in derjenigen mit den in Umfangsrichtung relativ breiten ersten Trägern, nur ein einziges Paar von diametral gegenüberliegenden ersten Trägern mit entsprechenden ersten Schneidstoffkörpern (zum Beispiel Vollbelag oder mehrere Einzelleisten in Abstand zueinander). Die Umfangsbreite beträgt dabei vorzugsweise weniger als 90 oder weniger als 60°. Bei der Erzeugung dieser Bohrungsform kann z.B. die Andrückkraft in Abhängigkeit von der Rotationsstellung des Honwerkzeugs variiert werden, um durch phasenweise Steigerung des Anpressdrucks Bereich mit größerem Durchmesser und durch Verringerung des Anpressdrucks Bereiche mit kleinerem Durchmesser zu erzeugen. Gegebenenfalls können auch Verfahren gemäß EP 1 815 943 A1 unter Anwendung von Schwingungsbewegungen genutzt werden.In many cases, the fine machining process is used to create a rotationally symmetrical bore shape with an axial contour, i.e. axially different diameters, and to generate the appropriate surface structure or surface structure distribution without having to change tools in the meantime. In principle, it is also possible to use the honing tool to create and/or machine bore shapes that have at least one bore section that deviates from the circular shape Have cross-sectional shape. A bore can, for example, have an oval bore shape or a cloverleaf shape in at least one section. Honing tool embodiments suitable for this purpose preferably have in the first cutting group, i.e. in the one with the first carriers that are relatively wide in the circumferential direction, only a single pair of diametrically opposed first carriers with corresponding first cutting material bodies (for example full coating or several individual strips at a distance from one another). The circumferential width is preferably less than 90 or less than 60°. When producing this bore shape, for example, the pressing force can be varied depending on the rotational position of the honing tool in order to produce areas with a larger diameter by gradually increasing the contact pressure and areas with a smaller diameter by reducing the contact pressure. If necessary, procedures can also be carried out in accordance with EP 1 815 943 A1 using oscillatory movements.

Claims (15)

  1. Honing tool (100) for machining an inner face of a bore in a workpiece with the aid of at least one honing operation, in particular for honing cylinder surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines, comprising:
    a tool body (110) that defines a tool axis (112);
    a first cutting group (160-1), attached to the tool body, having a plurality of radially feedable first carriers (150-1) that are feedable radially with respect to the tool axis (112) by means of an associated first cutting group feeding system (170-1), and
    a second cutting group (160-2), attached to the tool body, having a plurality of radially feedable second carriers (150-2) that are feedable radially with respect to the tool axis (112, 412), independently of the first carriers (150-1), by means of an associated second cutting group feeding system (170-2), wherein each second carrier carries, on its radial outer side (154, 454), a single narrow second cutting material body (140-2),
    characterized in that
    each first carrier covers, on its radial outer side, a circumferential angle range of at least 20° and carries, on the outer side (154, 454), a single first cutting material body that is wide in the circumferential direction or a plurality of narrow first cutting material bodies (140-1) that are arranged in a manner spaced apart from one another; and
    all the cutting material bodies (140-1, 140-2) of the first and the second cutting group are arranged in an axially short cutting region (130) that has a length, measured in the axial direction, which is much less than an effective outside diameter (AD) of the cutting groups with the cutting material bodies fully retracted.
  2. Honing tool according to Claim 1, characterized in that, in the case of a first cutting material body that is wide in the circumferential direction, an aspect ratio between the axial length and the width measured in the circumferential direction is 3 or less, in particular less than 1, and/or in that, in the case of a narrow first cutting material body (140-1) and/or in the case of a narrow second cutting material body (140-2), an aspect ratio between the axial length and the width measured in the circumferential direction is 5 or more, in particular in the range from 8 to 25.
  3. Honing tool according to Claim 1 or 2, characterized in that the first cutting material bodies (140-1) attached to a first carrier (150-1) cover, with their external cutting faces, a total circumferential angle range that corresponds to at least 30% or at least 50% of the circumferential width of the outer side (154-1) of the first carrier.
  4. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that each first carrier (150-1) carries more than two first cutting material bodies (140-1) on its radial outer side, preferably three, four, five, six or seven first cutting material bodies (140-1), and/or in that a mutual spacing between immediately adjacent first cutting material bodies (140-1) lies in the order of the circumferential width of the first cutting material bodies or less.
  5. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second carrier (150-2) is arranged between first carriers (150-1) that are adjacent in the circumferential direction.
  6. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the first carriers (150-1) and the second carriers (150-2) are arranged in a manner distributed irregularly in the circumferential direction.
  7. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the first cutting material bodies (140-1) are shorter in the axial direction than the second cutting material bodies (140-2), wherein preferably an axial length of the first cutting material bodies is less than 80% and/or more than 50% of the axial length of the second cutting material bodies.
  8. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the honing tool has an integrated joint (190) for coupling the tool body (110), with limited movability, to a connection piece, wherein preferably an axial spacing (AB) between an articulation point of the joint (190) and a spindle-remote end of the cutting region (130) is smaller than the effective outside diameter (AD) of the cutting groups with the cutting material bodies fully retracted.
  9. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the second cutting material bodies (140-2) are mounted in an elastically resilient manner with regard to the tool body (110), wherein preferably the second carriers (150-2) have, close to or next to a second cutting material body, an elastic portion (150-2E) with cutouts (A) and spring elements (FE) formed integrally with the carrier.
  10. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized by a guide group having a plurality of guide strips (180) distributed around the circumference of the tool body, wherein preferably the guide strips (180) are arranged only within the cutting region (130).
  11. Honing tool according to Claim 10, characterized in that one, a plurality or all of the guide strips (180) are arranged immediately next to a second carrier (150-2), wherein preferably a circumferential spacing between a second carrier (150-2) and the guide strip (180) is less than the width of the guide strip in the circumferential direction.
  12. Honing tool according to one of the preceding claims, characterized in that the first cutting group feeding system (170-1) and/or the second cutting group feeding system (170-2) has an axially displaceable feeding element, which has a first conical portion and a second conical portion axially offset therefrom, wherein the first carriers (150-1) and/or the second carriers (150-2) have, on their radial inner side, two axially offset inclined faces that are configured to cooperate with the first and the second conical portion.
  13. Fine machining method for machining the inner face of a bore in a workpiece, in particular for fine machining cylinder surfaces in the production of cylinder blocks or cylinder liners for reciprocating piston engines,
    wherein the fine machining method comprises at least one honing operation, in which an expandable honing tool (100) is moved back and forth within the bore in order to create a reciprocating movement in the axial direction of the bore and at the same time is rotated in order to create a rotary movement superimposed on the reciprocating movement,
    characterized in that,
    during the honing operation, a honing tool (100) having the features of one of the preceding claims is used.
  14. Fine machining method according to Claim 13, characterized in that a honing operation is carried out as a multistage honing operation, wherein, in a first honing stage, a first cutting group is pressed against the bore inner face and a bore shape that differs from a circular-cylindrical shape and is preferably rotationally symmetric is created by means of the first cutting group, by means of axially irregular material removal, starting from an initial shape, and in that subsequently, in a second honing stage, a second cutting group is fed and, by means of the second cutting group, a desired surface structure is created on the bore inner face substantially without changing the macro shape of the bore.
  15. Fine machining method according to Claim 14, characterized in that honing is carried out with path control in the first honing stage and/or is carried out with force control in the second honing stage.
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