WO2012025072A2 - Verfahren zur herstellung von gehonten oberflächen - Google Patents

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WO2012025072A2
WO2012025072A2 PCT/DE2011/001089 DE2011001089W WO2012025072A2 WO 2012025072 A2 WO2012025072 A2 WO 2012025072A2 DE 2011001089 W DE2011001089 W DE 2011001089W WO 2012025072 A2 WO2012025072 A2 WO 2012025072A2
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pin
honing
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Dirk Biermann
Christian Machai
Kai-Uwe Paffrath
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Technische Universität Dortmund
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    • B24D5/02—Wheels in one piece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/08—Honing tools
    • B24B33/088—Honing tools for holes having a shape other than cylindrical

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of honed surfaces according to the preamble of claim 1.
  • tribologically highly stressed or rolling-loaded components often requires a honed surface structure.
  • targeted improvements of the micro- and macrogeometry of the workpiece are carried out in order to minimize the deviations in shape and dimensions, to increase the supporting portion of the surface and to improve the metallurgical condition of the workpiece edge zone by introducing compressive residual stresses.
  • highly stressed or subjected to rolling components such as in the construction of vehicles and aircraft, in tool and machine tool manufacturing, in hydraulics and pneumatics, and in compressor construction, have honed surfaces.
  • the honing process is applied to metal workpieces having a rotationally symmetrical inner contour in order to carry out the surface structuring.
  • the honing profile is introduced on special honing machines by a tool which is covered with honing stones, wherein the delivery can be carried out both by force and by being tied away.
  • Conventional honing is used to machine round holes.
  • EP 1 815 944 A1 essentially describes a method for conventional honing with the additional possibility of also being able to process selectively slightly elliptical inner contours.
  • primarily rotationally symmetrical holes are honed, wherein small deviations from the rotationally symmetrical shape of the holes with the tool described here and honing method are possible.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method and a tool for the production of honed surfaces, in which virtually any desired contour shapes can be provided by a honing tool with the advantages of honed surfaces.
  • the invention is based on a method for producing honed surfaces with a honing tool which performs a movement relative to the surface to be honed.
  • a honing tool a pin-like abrasive is used, which performs a sliding on the surface to be honed feed along the contour line of the surface to be honed, while the pin-like grinding in its longitudinal stroke movements relative to the to be honed surface performs.
  • pin-like abrasive article having a small cross-section relative to the peripheral dimensions of the surface to be honed, instead of a conventional honing blade that is precisely matched to the size of the surface to be honed, such as the inner surface of a bore or the like, becomes a significant extension created the possibilities of honing, not achievable with conventional honing tools was. Similar to an end mill, the pin-like abrasive article is used to move along the contour of the surface to be honed while working with its circumference on the surface to be honed.
  • the pin-like grinding body travels along the contour line of the surface to be honed in such a way that the pin-like grinding body is always pressed with pressure against the surface to be honed and thereby carries out the honing process.
  • the movement of the pin-like grinding body therefore consists firstly of the feed movement along the contour line of the surface to be honed, but is superimposed with the strokes of the pen-like abrasive in its longitudinal direction relative to the surface to be honed and thus to a complex trajectory of the pen-like abrasive body the surface to be honed leads.
  • the pen-like abrasive body touches the surface to be honed always along a small surface portion, preferably along a line-shaped line of contact with the surface to be honed, but touches the surface to be honed while descending the contour line of the surface to be honed due to the feed movement nevertheless successively everywhere and edited so that the surface to be honed also everywhere. If the contact lines produced in this way pass through several times and preferably many times between the pin-like grinding body and the surface to be honed, the surface to be honed can be reliably honed in accordance with the quality specifications.
  • the advancing movement of the pen-like grinding body can be produced by making the honed surface by a relative movement between the pin-like grinding body and the honed surface of the workpiece, preferably moving the pin-like grinding body or the workpiece or a combined movement of the pin-like grinding body and the workpiece. It is therefore possible to move either only the pin-like abrasive body relative to a fixed workpiece with the surface to be honed or the kinematic reversal of a movement excluding the workpiece relative to a fixed pin-like abrasive article. Of course, a combination is conceivable in which both the workpiece with the surface to be honed and the pin-like grinding body are moved relative to each other.
  • the cross-sectional dimensions of the pin-like grinding body are formed substantially smaller than the cross-sectional dimensions of the workpiece in the region of the surface to be honed. Similar as when milling an inner contour of a workpiece by means of a much smaller cylindrical end mill, the pin-like abrasive body can be moved within the significantly larger opening of the workpiece with the surface to be honed entlag the contour line, the surface to be honed approximately in the form of a bore of Workpiece bounded. As with the end mill, the pin-like abrasive body always touches the surface to be honed only along a small contact surface or a contact line.
  • the honing is performed with the pen-like grinding, wherein the respective processing zone moves through the feed movement along the entire surface to be honed and thus sweeps over the entire surface to be honed successively.
  • the respective processing zone moves through the feed movement along the entire surface to be honed and thus sweeps over the entire surface to be honed successively.
  • the pin-like grinding body can be elastically pressed against the surface to be honed during its movement along the contour of the surface to be honed if, for example, a flexible binder matrix with hard material particles is present as the cutting material.
  • This pressing of the pin-like abrasive article to the surface to be honed can be done in a further embodiment force and / or tied away.
  • the pin-like grinding body in the processing of the surface to be honed a self-rotation, preferably a self-rotation low angular velocity or speed run.
  • a self-rotation preferably a self-rotation low angular velocity or speed run.
  • the invention further describes a honing tool, in particular for carrying out the method according to claim 1, in which the pin-like grinding body with a preferably cylindrical cross-section along its longitudinal extent a Clamping section for clamping in a chuck of a machine tool and a honing section for processing the surface to be honed.
  • a honing tool in particular for carrying out the method according to claim 1, in which the pin-like grinding body with a preferably cylindrical cross-section along its longitudinal extent a Clamping section for clamping in a chuck of a machine tool and a honing section for processing the surface to be honed.
  • the pin-like grinding body in the region of the Honabitess have elastically bonded hard material particles, which are thus held yielding in the Honabrough and pressed in the movement of the pin-like abrasive body to the surface to be honed. Due to the resilient arrangement of the hard material particles in the honing section, a defined design of the contact pressure ratios between the hard material particles and the surface to be honed can be set without the need for an expensive, force-controlled control of the advancing movement of the pin-like grinding element.
  • the pin-like grinding body in the region of the honing portion has an elastically deformable material, preferably made of rubber or felt or the like. Material.
  • no hard material particles are embedded in the pin-like grinding body itself, but they can be supplied externally between the pin-like grinding wheel and the surface to be honed, with which the structuring honing machining between the pin-like grinding wheel and the workpiece is carried out.
  • the length of the honing section of the pencil-like abrasive article is greater in its longitudinal direction than the thickness of the workpiece in the region of the surface to be honed.
  • uniform honing is ensured over the entire thickness of the workpiece, but dependent on the stroke length of the stroke movement of the pin-like grinding wheel.
  • the pin-like grinding body performs an additional translational lifting movement, with the same over the entire thickness of the workpiece a constant honing is guaranteed.
  • Both the material of the honing section of the pen-like abrasive article and / or the properties of the hard material particles can be adapted to the honing processing to be performed as well as the material of the surface to be honed, ensuring a high quality of processing for all material combinations and Hon43en.
  • the movement sequences of the pen-like grinding body and / or the surface to be honed are determined and / or controlled by software control before and / or during the honing process.
  • a software-controlled determination and possibly constant control of the execution of the movements, in a separate computer or integrated into the control of the machine tool has the advantage that all processing parameters such as the structure to be honed surface to be honed, tool and workpiece data easy and can be traceable adjusted and optimized or automatically changed by means of predefinable optimization strategies.
  • a comfortable input possibility for the operator is given, but at the same time a technologically perfect processing of the surface to be honed can be achieved.
  • the software detects metrological machining influences during honing processing, which are taken into account in the control of the relative movements between the pin-like grinding wheel and the surface to be honed.
  • Such an adaptive influencing of the movement sequences of the pin-like grinding body and / or the surface to be honed can contribute to a further optimization of honing processing, for example by the respectively current diameter of the pin-like grinding body or the respectively current power consumption of the adjusting drives for the execution of the relative movements as metrologically detectable processing variable between the pin-like grinding wheel and the surface to be honed or the structure-borne noise on the pin-like grinding wheel and / or the surface to be honed are used in order to detect different machining influences from the target machining and to influence them according to predefinable strategies.
  • the honing profile is produced by a kneading movement which is composed of an axially oscillating tool movement in conjunction with a tool rotation rotating slowly or stationary in the circumference. The tool is guided along any outer or inner contour of the workpiece.
  • the invention extends the scope of honing.
  • the workpieces can thereby be replaced by e.g.
  • the workpiece is fixed or floating, such as on the table of a machining center, clamped and the pin-like grinding tool moves relative to the workpiece.
  • both rotationally symmetric and non-rotattonssyrnmetrische workpieces, complex not sharp-edged inner and outer contour can be edited.
  • Elastic grinding tools are used, which can flexibly adapt to the workpiece contour as part of their ability to deform. This provides the opportunity to dispense with a complex power delivery in several axes.
  • the use of non-elastic tools is conceivable.
  • the machining of workpieces requires the use of three translatory NC axes.
  • Figure 1 - a spatial plan view of the situation in the processing of a
  • FIG. 2 shows another perspective view of the situation during the machining of a workpiece according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a plan view of the situation when machining a workpiece according to FIG. 1;
  • Figure 4 - a schematic representation of a settlement of the movement paths of a tool during the machining of the workpiece according to FIG.
  • FIGS. 5a, 5b conceivable geometries of the contour lines for surfaces to be honed in internal machining and in the external machining of a workpiece
  • Figure 6 schematic representation of the machining of the workpiece according to Figure 1 using a software for controlling the movements of a machine tool and recording of machining processes on the machine.
  • FIGS. 1 to 3 show in different views a typical situation in the machining of a workpiece 4 in the form of a connecting rod in the area of a bore as a surface 5 to be honed with the aid of a tool in the form of a pencil-like grinding wheel 1, on the basis of which the basic principle of the invention Method and the tool to be exemplified.
  • the workpiece 4 in the form of a connecting rod is clamped on the table 8 (not shown) of a machine tool, such as a milling machine or a machining center with the aid of a clamping device 7.
  • a machine tool such as a milling machine or a machining center
  • the workpiece 4 is precisely positioned with positioning aids 11 and clamped on the clamping device 7 with tensioning means 7 which are not further relevant in this context, and in turn clamped on the table 8 of the machine tool.
  • the machine tool can in this case typically perform numerically controlled movements of the tool 1 in the plane of the table 8 and perpendicular thereto, whereby a relative movement between the workpiece 4 and tool in the form of the pin-like grinding wheel 1 in three mutually perpendicular spatial directions can be generated.
  • the tool in the form of the pin-like grinding wheel 1 is clamped in a manner not shown in a spindle of the machine tool, which, for example. located above the table 8.
  • the tool in the form of the pin-like grinding wheel 1 a first portion in the form of a Spannabschnttt.es 3, which is designed for conventional clamping devices of the machine tool, such as in the form of a cylindrical shaft or a conical shaft.
  • the tool in the form of the pin-like grinding wheel 1 is securely clamped to the machine tool.
  • the honing surface 5 of the workpiece 4 is shown here for the simplest case of a cylindrical bore in the connecting rod, wherein the bore forms a circular contour line 6 with the two top surfaces of the connecting rod.
  • This contour line of the surface 5 to be processed depends in each case on the shape of the Workpiece 4 and the surface to be machined from 5 and, as shown in Figure 5 later, take almost any shape.
  • the tool in the form of the pin-like grinding wheel 1 is moved in honing in a manner reminiscent of a milling with an end mill during honing along a feed path 10 resulting from the diameter of Honagraph 2 of the pin-like grinding wheel 1, the contour line 6 to be honed Surface 5 and possibly a small displacement in the direction of the surface to be honed 5 to produce a sufficient pressure force of the pin-like grinding wheel 1 to the surface to be honed 5 results.
  • This feed path 10 results in a single circulation of the pin-like grinding wheel 1 about the contour line. 6
  • the pin-like grinding body 1 still performs a lifting movement 9 perpendicular to the plane of the table 8, which is only indicated in FIGS. 1 and 2.
  • the superimposition of this lifting movement 9 and the feed movement along the feed path 10 ultimately results in the surface structure of the honed surface 5 at the end of processing, as will be explained with reference to FIG.
  • the honing section 2 occurs several times with each surface portion of the surface to be honed 5 in touching contact and performs each Honbearbeitept out.
  • This honing is performed by hard particles that are elastically integrated in the Honabêt 2 of the pin-like abrasive body 1 or externally supplied and press on contacting the Honabitess 2 to the surface to be honed 5.
  • the stick-like abrasive article 1 is placed in an e.g.
  • the accuracy of the machining depends on the control of the relative movement between pin-like grinding wheel 1 and workpiece 4 or surface to be honed. 5 surface. Since this accuracy is very high on conventional machine tools by a numerical control and a rigid machine construction, the accuracy of honing is very high. In addition, possibly Umspannvortician between another machining and honing eliminated, which errors due to the otherwise necessary Umspannens be eliminated on a special honing machine.
  • Typical paths that the pin-type grinding wheel 1 moves away during the honing operation of the surface of the workpiece 4 to be honed according to FIG. 1 can be seen in a schematic development in FIG.
  • the feed paths 10 of the pin-like grinding body 1 are arranged offset from each other to the surface to be honed 5 each other, resulting in a dense coverage of the surface to be honed 5 with the feed paths 10, without that tracks 10 repeat congruent.
  • the support structure of the honed surface 5 can be controlled within wide limits by appropriately adjusting the offset in the repetition of the advancing movements during travel of the feed tracks 10 and adjusting it to the lifting movements 9.
  • Both the advancing movements 10 and the lifting movements 9 are advantageously carried out by the corresponding drive axes of the machine tool, but it is also conceivable, e.g. the strokes 9 by its own e.g. perform fast oscillating drive device which is clamped between the spindle of the machine tool and the pin-like grinding wheel 1 in the spindle.
  • FIG. 5 a an inner contour 6 of a surface 5 to be honed with inerts 12 and in FIG. 5 b an outer contour 6 of a surface 5 to be honed with discontinuities 13 are shown as examples, both of which are remotely pronounced of a star shape.
  • the respective pin-like grinding wheels 1 are moved to the contour line 6 basically parallel paths 0, wherein the distance of the feed path 10 from the diameter of the pin-like grinding wheel 1 and the geometry of the contour line 6 results and can be calculated.
  • the oscillating stroke movement can be performed both at a high frequency and a short amplitude as well as at a small frequency and a long amplitude ⁇ short-stroke or long-stroke).
  • auxiliaries may be necessary to consider the use of auxiliaries; the supply and removal of an adjuvant may take place via adapted feed and drainage devices, and it is also possible to reuse the adjuvant after appropriate treatment by filter systems.
  • FIG. 6 shows a processing situation of the workpiece 4 from FIG. 1 on a machine tool 14, whose act tones are influenced via a computer-based control 15, represented here in a simplified manner as a PC.
  • All movements and machining parameters in the honing process can e.g. be determined in advance in this computer-based controller 15 via appropriate input masks and possibly optimized.
  • the geometrical conditions in the overlap of the individual webs of the pin-like grinding wheel 1, the feeds, etc. are specified in detail, as is known in principle from the numerical control technology for machine tools.
  • specific parameters for the honing process available here can be recorded. To carry out the processing, these data are then converted into control programs for the individual drives 18 of the machine tool 14 and then processed.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von gehonten Oberflächenstrukturen (5) in Werkstücken (4) mit beliebigen Innen- und Außenkonturen auf weit verbreiteten konventionellen mindestens dreiachsigen Bearbeitungszentren. Die dazu eingesetzten Werkzeuge (1) bestehen aus Hartstoffpartikeln, die in einer nachgiebigen Matrix aus z.B. Elastomeren gebunden sein können. Die Erzeugung des Honprofils erfolgt durch eine Wirkbewegung, die aus einer axial oszillierenden Werkzeugbewegung in Verbindung mit einer im Umfang langsam drehenden bzw. stillstehenden Werkzeugrotation zusammengesetzt ist. Das Werkzeug (1) wird entlang einer beliebigen Innen- oder Außenkontur des Werkstücks (4) geführt. Durch die Erfindung wird der Anwendungsbereich des Honens erweitert. Die Werkstücke (4) können dadurch nach einer z.B. zerspanenden Bearbeitung durch ein nachfolgendes Honen komplett in einer Aufspannung gefertigt werden, was zur Verkürzung der Werkstückdurchlaufzeiten und zur Steigerung der Genauigkeit des Verfahrens durch Vermeidung von Umspannfehlern führt. Die Investitionskosten für Honmaschinen und entsprechende Werkzeuge entfallen und auch kleine Stückzahlen hoher Gestaltvarianz können gefertigt werden. Auch können nicht rotationssymmetrische Innen- oder Außenkonturen gehont werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von gehonten Oberflächen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gehonten Oberflächen gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Der Betrieb von tribologisch hochbelasteten bzw. wälzbeanspruchten Bauteilen erfordert oftmals eine gehonte Oberflächenstruktur. Durch das konventionelle Honen werden gezielte Verbesserungen der Mikro- und Makrogeometrie des Werkstücks vorgenommen, um die Form- und Maßabweichungen zu minimieren, den Traganteil der Oberfläche zu erhöhen und die metallurgische Beschaffenheit der Werkstückrandzone durch Einbringen von Druckeigenspannungen zu verbessern. Insbesondere hoch beanspruchte bzw. wälzbeanspruchte Bauteile wie zum Beispiel im Fahr- und Flugzeugbau, im Werkzeug- und Werkzeugmaschinenbau, in der Hydraulik und Pneumatik, und im Kompressoren bau, weisen gehonte Oberflächen auf.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird das Honverfahren bei metallischen Werkstücken mit rotationssymmetrischer Innenkontur angewendet, um die Oberflä- chenstrukturierung vorzunehmen. Das Honprofil wird auf speziellen Honmaschinen durch ein mit Honleisten belegtes Werkzeug eingebracht, wobei die Zustellung sowohl kraft- als auch weggebunden ausgeführt werden kann. Eingesetzt wird das konventionelle Honen zur Bearbeitung von runden Bohrungen.
Weiterhin ist es bekannt, das Honen auf Kombinationsmaschinen mit anderen Bearbeitungsverfahren in einer Aufspannung auszuführen. [1] und [2] beschreiben Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenprofilen auf Kombinationsmaschinen, wie sie sonst typischerweise auf speziellen Honmaschinen erzeugt werden. Dazu wird hier das Werkstück im Maschinenkopf aufgespannt, in Rotation versetzt und an ein feststehendes Werkzeug mit Honleisten geführt. Dies ermöglicht die Bearbeitung von Bauteilen deren Innen- und Außenkontur rotationssymmetrisch ist. Bearbeitet werden diese Bauteile mit einem Werkzeug, das sich aus einem Grundkörper mit aufgeschraubten Honleisten zusammensetzt. Die Zustellung erfolgt hierbei translatorisch über eine NC-Achse, wobei diese sowohl kraft- als auch weggebunden ausgeführt werden kann. Die Hubbewegung in Kombination mit der Rotation des Werkstückes ergibt die Wirkbewegung. Es werden somit für dieses Verfahren werkstückseitig zwei translatorische Achsen und ein rotatorischer Antrieb benötigt.
Die EP 1 815 944 A1 beschreibt im Wesentlichen ein Verfahren zum konventionellen Honen mit der zusätzlichen Möglichkeit, auch gezielt geringfügig elliptische Innenkonturen bearbeiten zu können. Hierbei werden vorrangig rotationssymmetrische Bohrungen gehont, wobei geringe Abweichungen von der rotationssymmetrischen Form der Bohrungen mit dem hier beschriebenen Werkzeug und Honverfahren möglich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung von gehonten Oberflächen zur Verfügung zu stellen, bei dem nahezu beliebige Konturformen durch ein Honwerkzeug mit den Vorteilen gehonter Oberflächen versehen werden können.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich des Verfahrens aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von gehonten Oberflächen mit einem Honwerkzeug, das eine Bewegung relativ zu der zu honenden Oberfläche ausführt. Ein derartiges bekanntes Verfahren wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, dass als Honwerkzeug ein stiftartiger Schleifkörper verwendet wird, der eine auf der zu honenden Oberfläche gleitende Vorschubbewegung entlang der Konturlinie der zu honenden Oberfläche ausführt, währenddessen der stiftartige Schleifkörper in seiner Längsrichtung Hubbewegungen relativ zu der zu honenden Oberfläche ausführt. Durch die Verwendung eines stiftartigen Schleifkörpers mit einem im Verhältnis zu den Umfangsabmessungen der zu honenden Oberfläche geringem Querschnitt anstelle einer herkömmlichen Honahle, die maßlich genau auf das Maß der zu honenden Oberfläche, etwa der Innenfläche einer Bohrung oder dgl. abgestimmt ist, wird eine wesentliche Erweiterung der Möglichkeiten der Honbearbeitung geschaffen, die mit herkömmlichen Honwerkzeugen nicht erreichbar war. Der stiftartige Schleifkörper wird ähnlich wie ein Schaftfräser dazu genutzt, entlang der Umrisslinie der zu honenden Oberfläche bewegt zu werden und dabei mit seinem Umfang die zu honende Oberfläche zu bearbeiten. Bildlich gesprochen fährt der stiftartige Schleifkörper entlang der Konturlinie der zu honenden Oberfläche derart entlang, dass der stiftartige Schleifkörper immer mit Druck gegen die zu honende Oberfläche gedrückt wird und dabei die Honbearbeitung ausführt. Die Bewegung des stiftartigen Schleifkörpers besteht daher zum einen aus der Vorschubbewegung entlang der Konturlinie der zu honenden Oberfläche, die aber mit den Hubbewegungen des stiftartigen Schleifkörpers in seiner Längsrichtung relativ zu der zu honenden Oberfläche überlagert wird und damit zu einer komplexen Bewegungsbahn des stiftartigen Schleif körpers auf der zu honenden Oberfläche führt. Der stiftartige Schleifkörper berührt dabei die zu honenden Oberfläche immer nur entlang eines geringen Flächenabschnitts, vorzugsweise entlang einer linienförmigen Berührungslinie mit der zu honenden Oberfläche, berührt aber die zu honende Oberfläche bei dem Abfahren der Konturlinie der zu honenden Oberfläche aufgrund der Vorschubbewegung gleichwohl nacheinander überall und bearbeitet damit die zu honende Oberfläche ebenfalls überall. Werden die derart erzeugten Berührungslinien zwischen stiftartigem Schleifkörper und zu honender Oberfläche mehrfach und vorzugsweise vielfach durchlaufen, kann die zu honende Oberfläche entsprechend den Qualitätsvorgaben zuverlässig gehont werden.
Von Bedeutung ist es hierbei, wenn die Hubbewegungen des stiftartigen Schleifkörpers relativ zu der zu honenden Oberfläche oszillierend ausgeführt werden. Durch die Variation von Hublänge und Hubfrequenz sowie eine Abstimmung der Hubbewegung auf die Vorschubbewegung können entsprechend der herzustellenden Oberflächencharakteristik der gehonten Oberfläche weitgehende Eigenschaften der gehonten Oberfläche erreicht werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn aufeinanderfolgend ausgeführte Bahnen der Vorschubbewegung zwischen stiftartigem Schleifkörper und zu honender Oberfläche jeweils einen Versatz, etwa in Form einer Zustellung oder eines Phasenwinkels zueinander aufweisen. Es bilden sich dadurch bei den wiederholt und vorzugsweise oft hintereinander ausgeführten Bewegungen des stiftartigen Schleifkörpers Überlagerungsmuster, die zu einem Vielfachen und einer dem Muster entsprechend definierten Oberflächenstruktur und Oberflächenrauigkeit der gehon- ten Oberfläche führen und damit das gewünschte Tragbild der gehonten Oberfläche gewährleisten. Damit ist zum einen eine erforderliche Genauigkeit der gehonten O- berfläche gewährleistet, gleichzeitig aber auch das erreichbare Tragbild in weiten Grenzen an die geforderten Eigenschaften aufgrund der späteren Verwendung der gehonten Oberfläche gewährleistet.
Technisch lässt sich die Vorschubbewegung des stiftartigen Schleifkörpers dadurch erzeugen, dass die gehonte Oberfläche durch eine Relativbewegung zwischen stiftartigem Schleifkörper und gehonter Oberfläche des Werkstückes, vorzugsweise eine Bewegung des stiftartigen Schleifkörpers oder des Werkstückes oder eine kombinierte Bewegung von stiftartigem Schleifkörper und Werkstück hergestellt wird. Es ist daher möglich, entweder nur den stiftartigen Schleif körper relativ zu einem feststehenden Werkstück mit der zu honenden Oberfläche zu bewegen oder auch die kinematische Umkehr einer Bewegung ausschließlich des Werkstückes relativ zu einem fest stehenden stiftartigen Schleifkörper. Selbstverständlich ist auch eine Kombination denkbar, bei der sowohl das Werkstück mit der zu honenden Oberfläche als auch der stiftartige Schleifkörper relativ zueinander bewegt werden.
Von Vorteil ist es, wenn die Querschnittsabmessungen des stiftartigen Schleifkörpers wesentlich geringer als die Querschnittsabmessungen des Werkstückes im Bereich der zu honenden Oberfläche ausgebildet werden. Ähnlich wie etwa beim Fräsen einer Innenkontur eines Werkstückes mit Hilfe eines wesentlich kleineren zylindrischen Schaftfräsers kann der stiftartige Schleifkörper dabei innerhalb der deutlich größeren Öffnung des Werkstückes mit der zu honenden Oberfläche entlag der Konturlinie bewegt werden, die die zu honende Oberfläche etwa in Form einer Bohrung des Werkstück umgrenzt. Wie auch bei dem Schaftfräser berührt der stiftartige Schleifkörper die zu honende Oberfläche immer nur entlang einer kleinen Berührungsfläche bzw. einer Berührungslinie. In diesem Bereich wird mit dem stiftartigen Schleifkörper die Honbearbeitung ausgeführt, wobei die jeweilige Bearbeitungszone durch die Vorschubbewegung entlang der gesamten zu honenden Oberfläche wandert und so die gesamte zu honende Oberfläche nacheinander überstreicht. Aufgrund der unterschiedlichen Querschnittsabmessungen von stiftartigem Schleifkörper und Konturlinie der zu honenden Oberfläche können anders als beim konventionellen Honen nahezu beliebig konturierte Oberflächenumrisse gehont werden, wenn nur die Vor- Schubbewegung des stiftartigen Schleifkörpers jeweils alle Punkte der zu honenden Oberfläche nacheinander überstreichen kann. Das Formenspektrum der Gestalt der zu honenden Oberfläche kann hierdurch weit über das Maß der möglichen Oberflächen beim herkömmlichen Honen erweitert werden.
Von Vorteil ist es weiterhin, dass der stiftartige Schleifkörper bei seiner Bewegung entlang der Kontur der zu honenden Oberfläche elastisch an die zu honende Oberfläche gedrückt werden kann, wenn bspw. als Schneidstoff eine nachgiebige Bindermatrix mit Hartstoffpartikel vorliegt. Dieses Andrücken des stiftartigen Schleifkörpers an die zu honende Oberfläche kann dabei in weiterer Ausgestaltung kraft- und/oder weggebunden erfolgen. Durch das Andrücken des stiftartigen Schleifkörpers an die zu honende Oberfläche ist eine zur Ausführung der Honbearbeitung notwendige Andrückkraft gewährleistet, über die die im Bereich der Bearbeitungszone einzubringenden Hartstoffpartikel, entweder gebunden in dem stiftartigen Schleifkörper oder separat zugeführt, die zu honende Oberfläche glätten und in für eine Honbearbeitung typischer Weise strukturieren.
In weiterer Ausgestaltung kann der stiftartige Schleifkörper bei der Bearbeitung der zu honenden Oberfläche eine Eigenrotation, vorzugsweise eine Eigenrotation geringer Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl ausführen. Hierdurch wird zum einen dafür gesorgt, dass der stiftartige Schleifkörper gleichmäßig durch die Honbearbeitung entlang seines gesamten Umfangs abgenutzt wird und dass zum anderen immer ausreichend und immer ggf. auch immer unbenutzte oder freigelegte Hartstoffpartikel zu Honbearbeitung in die Bearbeitungszone an der zu honenden Oberfläche zur Verfügung stehen.
Von wesentlichem Vorteil hinsichtlich der Genauigkeit und der Wirtschaftlichkeit der Honbearbeitung ist es, dass die Relativbewegungen zwischen stiftartigem Schleifkörper und Werkstück auf einer konventionellen, mindestens mit drei translatorischen Achsen ausgestatteten Werkzeugmaschine, vorzugsweise einer Fräsmaschine oder einem Bearbeitungszentrum, ausgeführt werden können und keine spezielle Honmaschine genutzt werden muss. Zum einen kann dadurch, dass die Honbearbeitung und eine vorgelagerte zerspanende Bearbeitung in einer Aufspannung auf derselben Werkzeugmaschine ausgeführt werden können, ein wesentlicher Einflussfak- tor, die Genauigkeit, positiv beeinflusst werden, da jedes Umspannen eine aufwändige Neuausrichtung des Werkstücks erforderlich macht und Fehlereinflüsse mit einbringt. Zum anderen ist durch die Verwendung herkömmlicher Werkzeugmaschinen, wie etwa Bearbeitungszentren oder Fräsmaschinen zum Honen eine Mehrfachnut- zung dieser Maschinen möglich, die zudem durch ihre hohe Bewegungsgenauigkeit und Reproduzierbarkeit bei der Ausführung der Vorschubbewegungen eine hohe Genauigkeit der Honbearbeitung erzielbar machen. Durch die Verwendung des entsprechenden Honwerkzeuges müssen diese Maschinen auch nicht aufwändig für die Durchführung der Honbearbeitung umgerüstet werden, vielmehr wird der stiftartige Schleifkörper ähnlich wie ein normaler Schaftfräser in die Spindel der Fräsmaschine oder des Bearbeitungszentrum oder dgl. Maschine eingesetzt und verwendet. Die hohe Reproduzierbarkeit und Genauigkeit lässt sich insbesondere auch dadurch gewährleisten, dass die Relativbewegungen der Werkzeugmaschine und des stiftartigen Schleifkörpers von einer numerischen Steuerung gesteuert werden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Bewegungen bei der Durchführung der Honbearbeitung und die Gestalt und Größenverhältnisse von stiftartigem Schleifkörper und Konturlinie der zu honenden Oberfläche ergeben sich völlig neue Möglichkeiten bei der Gestaltung der zu honenden Oberflächen. Diese können rotationssymmetrische oder auch nicht-rotationssymmetrische Konturlinien aufweisen, ebenfalls können die Konturlinien Unstetigkeiten, bspw. vorspringende Ecken aufweisen. Grundsätzlich gelten hierbei die gleichen Einschränkungen der möglichen Formen der Werkstücke wie etwa auch beim Bearbeiten von Werkstückformen beim Schaftfräsen mit Fräswerkzeugen. Werkstückkonturen umfassen hierbei Gehäuse von Pumpen oder Gehäuse von Kreiskolbenmotoren (Wankelmotor).
Weiterhin ist es denkbar, dass bei der Honbearbeitung Schmierstoffe oder sonstige Zusatzstoffe in den Bereich der Kontaktstelle zwischen stiftartigem Schleifkörper und zu honender Oberfläche zugeführt werden, durch die die Honbearbeitung verbessert werden kann.
Die Erfindung beschreibt weiterhin ein Honwerkzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , bei dem der stiftartige Schleifkörper mit einem vorzugsweise zylindrischen Querschnitt entlang seiner Längserstreckung einen Spannabschnitt zum Einspannen in ein Futter einer Werkzeugmaschine und einen Honabschnitt zur Bearbeitung der zu honenden Oberfläche aufweist. Hierdurch ist zum einen gewährleistet, dass der stiftartige Schleifkörper etwa wie ein Schaftfräser in einer herkömmlichen Werkzeugmaschine wie einer Fräsmaschine oder einem Bearbeitungszentrum verwendet werden kann, ohne dass die Werkzeugmaschine speziell umgerüstet werden müsste. Zum anderen können in dem Honabschnitt des stiftartigen Schleifkörpers die Eigenschaften des Honwerkzeugs bereit gestellt werden, die zur bestimmungsgemäßen Durchführung der Honbearbeitung notwendig sind.
So kann in einer Ausgestaltung der stiftartige Schleifkörper im Bereich des Honabschnitts elastisch gebundene Hartstoffpartikel aufweisen, die dadurch nachgiebig in dem Honabschnitt gehalten sind und bei der Bewegung des stiftartigen Schleifkörpers an die zu honende Oberfläche angepresst werden. Durch die nachgiebige Anordnung der Hartstoff partikel in dem Honabschnitt lässt sich eine definierte Gestaltung der Andruckverhältnisse zwischen Hartstoff Partikeln und zu honender Oberfläche einstellen, auch ohne dass eine aufwand ige etwa kraftgebundene Steuerung der Vorschubbewegung des stiftartigen Schleifkörpers vorgenommen werden müsste.
In einer anderen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass der stiftartige Schleifkörper im Bereich des Honabschnitts ein elastisch verformbares Material, vorzugsweise aus Gummi oder Filz oder dgl. Material aufweist. In diesem Fall sind in dem stiftartigen Schleifkörper selbst keine Hartstoffpartikel eingebettet, diese können aber extern zwischen stiftartigem Schleifkörper und zu honender Oberfläche zugeführt werden, mit denen dann die strukturierende Honbearbeitung zwischen stiftartigem Schleifkörper und Werkstück ausgeführt wird. Hierdurch ist es etwa auch denkbar, zu Beginn der Honbearbeitung mit einem großen Anteil von Hartstoffpartikeln die Oberfläche zu bearbeiten und bis zum Ende der Bearbeitung die Menge der Hart- stoffpartikel zu verändern, ggf. am Ende auch ganz ohne Hartstoffpartikel zu glätten.
Von Bedeutung ist es weiterhin, dass die Länge des Honabschnitts des stiftartigen Schleifkörpers in seiner Längsrichtung größer als die Dicke des Werkstückes im Bereich der zu honenden Oberfläche ausgebildet ist. Hierdurch wird über die ganze Dicke des Werkstückes eine gleich bleibende Honbearbeitung gewährleistet, unab- hängig von der Hublänge der Hubbewegung des stiftartigen Schleifkörpers. Es ist aber auch denkbar, dass der stiftartige Schleifkörper eine zusätzliche translatorische Hubbewegung ausführt, mit der ebenfalls über die ganze Dicke des Werkstückes eine gleich bleibende Honbearbeitung gewährleistet ist.
Sowohl das Material des Honabschnitts des stiftartigen Schleifkörpers und/oder die Eigenschaften der Hartstoffpartikel können dabei derart an die auszuführende Honbearbeitung als auch das Material der zu honenden Oberfläche angepasst werden, dass für alle Materialkombinationen und Honqualitäten eine hohe Bearbeitungsqualität gewährleistet ist.
Weiterhin ist es denkbar, dass die Bewegungsabläufe des stiftartigen Schleifkörpers und/oder der zu honenden Oberfläche vor und/oder während der Honbearbeitung softwaregesteuert festgelegt und/oder kontrolliert werden. Eine solche softwaregesteuerte Ermittlung und ggf. ständige Kontrolle der Ausführung der Bewegungen, in einem separaten Rechner oder auch integriert in die Steuerung der Werkzeugmaschine bietet den Vorteil, dass alle Bearbeitungsparameter wie etwa die zu erzielende Struktur der zu honenden Oberfläche, Werkzeug- und Werkstückdaten einfach und nachvollziehbar eingestellt und optimiert oder auch automatisch anhand von vorgebbaren Optimierungsstrategien verändert werden können. Hierdurch ist zum einen eine für den Bediener komfortable Eingabemöglichkeit gegeben, gleichzeitig aber auch eine technologisch einwandfreie Bearbeitung der zu honenden Oberfläche erreichbar.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Software während der Honbearbeitung messtechnisch Bearbeitungseinflüsse erfasst, die bei der Steuerung der Relativbewegungen zwischen stiftartigem Schleifkörper und der zu honenden Oberfläche berücksichtigt werden. Eine solche adaptive Beeinflussung der Bewegungsabläufe des stiftartigen Schleifkörpers und/oder der zu honenden Oberfläche kann zu einer weiteren Optimierung der Honbearbeitung beitragen, etwa indem als messtechnisch erfassbare Bearbeitungsgröße der jeweils aktuelle Durchmesser des stiftartigen Schleifkörpers oder die jeweils aktuelle Leistungsaufnahme der Versteilantriebe für die Ausführung der Relativbewegungen zwischen dem stiftartigen Schleifkörper und der zu honenden Oberfläche oder auch der Körperschall an dem stiftartigen Schleifkörper und/oder der zu honenden Oberfläche herangezogen werden, um von der Sollbearbeitung abweichende Bearbeitungseinflüsse zu erfassen und nach vorgebbaren Strategien zu beeinflussen. So können z.B. bei Verwendung von Linearantrieben für die Versteilantriebe für die Ausführung der Relativbewegungen zwischen dem stiftartigen Schleifkörper und der zu honenden Oberfläche direkt die Bearbeitungskräfte des stiftartigen Schleifkörpers ermittelt und bei Abweichungen von den eingestellten Sollwerten eine entsprechende Beeinflussung der Bewegungsbahn eingeleitet werden.
Zusammengefasst lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt beschreiben.
Im Vordergrund der Erfindung steht die Herstellung von gehonten Oberflächenstrukturen in Werkstücken mit beliebigen Innen- und Außenkonturen auf weit verbreiteten konventionellen mindestens dreiachsigen Bearbeitungszentren. Die dazu eingesetzten Werkzeuge bestehen unter anderem aus Hartstoffpartikeln, die in einer nachgiebigen Matrix z.B. aus Elastomeren gebunden sind. Die Erzeugung des Honprofils erfolgt durch eine Wirkbewegung, die aus einer axial oszillierenden Werkzeugbewegung in Verbindung mit einer im Umfang langsam drehenden bzw. stillstehenden Werkzeugrotation zusammengesetzt ist. Das Werkzeug wird entlang einer beliebigen Außen- oder Innenkontur des Werkstücks geführt. Durch die Erfindung wird der Anwendungsbereich des Honens erweitert. Die Werkstücke können dadurch nach einer z.B. vorgelagerten zerspanenden Bearbeitung durch ein nachfolgendes Honen komplett in einer Aufspannung gefertigt werden, was zur Verkürzung der Werkstückdurchlaufzeiten und zur Steigerung der Genauigkeit des fertig bearbeiteten Bauteils durch Vermeidung von Umspannfehlern führt. Die Investitionskosten für Honmaschinen und entsprechende Werkzeuge entfallen und auch kleine Stückzahlen hoher Gestaltvarianz können gefertigt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Werkstück fest oder schwimmend, etwa auf dem Tisch eines Bearbeitungszentrums, eingespannt und das stiftartige Schleifwerkzeug relativ zum Werkstück bewegt. Dadurch können sowohl rotationssymmetrische als auch nicht-rotattonssyrnmetrische Werkstücke, komplexer nicht scharfkantiger Innen- sowie Außenkontur bearbeitet werden. Es kommen elastische Schleifwerkzeuge zum Einsatz, die sich im Rahmen ihres Verformungsvermögens der Werkstückkontur flexibel anpassen können. Damit wird die Möglichkeit geboten, auf eine aufwändige kraftgebundene Zustellung in mehreren Achsen zu verzichten. Die Nutzung von nicht-elastischen Werkzeugen ist aber denkbar. Die Bearbeitung von Werkstücken erfordert die Nutzung von drei translatorischen NC-Achsen.
Gegenüber dem konventionellen Honen werden bei der vorliegenden Erfindung mehrere Achsen benötigt, da hierbei kein Werkzeug verwendet wird, welches sich in der Bohrung aufweiten kann. Bei dem hier vorgestellten Verfahren wird die überlagerte Hubbewegung und Vorschubbewegung durch die Superposition von drei translatorischen Achsen realisiert. Eine spezielle Honmaschine ist nicht erforderlich.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen honenden Bearbeitung eines Werkstückes zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:
Figur 1 - eine räumliche Draufsicht der Situation bei der Bearbeitung eines
Werkstückes in Form eines Pleuels im Bereich einer Bohrung mit Hilfe des verwendeten Werkzeugs in Form eines stiftartigen Schleifkörpers,
Figur 2 - eine andere perspektivische Ansicht der Situation bei der Bearbeitung eines Werkstückes gemäß Figur 1 ,
Figur 3 - eine ebene Draufsicht der Situation bei der Bearbeitung eines Werkstückes gemäß Figur 1 ,
Figur 4 - schematische Darstellung einer Abwicklung der Bewegungsbahnen eines Werkzeugs bei der Bearbeitung des Werkstückes gemäß Figur
Figur 5a, 5b - denkbare Geometrien der Konturlinien zu honender Oberflächen bei der Innenbearbeitung und bei der Außenbearbeitung eines Werkstückes, Figur 6 - schematische Darstellung der Bearbeitung des Werkstückes gemäß Figur 1 unter Verwendung einer Software zur Steuerung der Bewegungen einer Werkzeugmaschine und Erfassung von Bearbeitungsabläufen an der Maschine.
In den Figuren 1 bis 3 ist in verschiedenen Ansichten eine typische Situation bei der Bearbeitung eines Werkstückes 4 in Form eines Pleuels im Bereich einer Bohrung als zu honender Oberfläche 5 mit Hilfe eines Werkzeugs in Form eines stiftartigen Schleifkörpers 1 dargestellt, anhand der das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens und des Werkzeugs exemplarisch verdeutlicht werden soll.
Das Werkstück 4 in Form eines Pleuels ist auf dem nicht weiter dargestellten Tisch 8 einer Werkzeugmaschine, etwa einer Fräsmaschine oder einem Bearbeitungszentrum mit Hilfe einer Spannvorrichtung 7 aufgespannt. Das Werkstück 4 wird hierzu mit Positionierhilfen 11 genau positioniert und mit in diesem Zusammenhang nicht weiter relevanten Spannmitteln auf der Spannvorrichtung 7 und diese wiederum auf dem Tisch 8 der Werkzeugmaschine festgespannt. Die Werkzeugmaschine kann hierbei typischerweise numerisch gesteuerte Bewegungen des Werkzeuges 1 in der Ebene des Tisches 8 und senkrecht dazu ausführen, wodurch eine Relativbewegung zwischen Werkstück 4 und Werkzeug in Form des stiftartigen Schleifkörpers 1 in drei zueinander senkrechten Raumrichtungen erzeugt werden können.
Das Werkzeug in Form des stiftartigen Schleifkörpers 1 ist dabei in nicht weiter dargestellter Weise in eine Spindel der Werkzeugmaschine eingespannt, die sich z.B. oberhalb des Tisches 8 befindet. Hierzu weist das Werkzeug in Form des stiftartigen Schleifkörpers 1 einen ersten Abschnitt in Form eines Spannabschnttt.es 3 auf, der passend für übliche Spanneinrichtungen der Werkzeugmaschine ausgebildet ist, etwa in Form eines zylindrischen Schaftes oder auch eines kegeligen Schaftes. Damit wird das Werkzeug in Form des stiftartigen Schleifkörpers 1 sicher an der Werkzeugmaschine eingespannt.
Die zu honende Oberfläche 5 des Werkstückes 4 ist hier für den einfachsten Fall einer zylindrischen Bohrung in dem Pleuel dargestellt, wobei die Bohrung mit den beiden Deckflächen des Pleuels eine hier kreisförmige Konturlinie 6 bildet. Diese Konturlinie der zu bearbeitenden Oberfläche 5 hängt jeweils von der Gestalt des Werkstückes 4 und der zu bearbeitenden Oberfläche 5 ab und kann wie in Figur 5 noch später dargestellt nahezu beliebige Formen annehmen.
Das Werkzeug in Form des stiftartigen Schleifkörpers 1 wird bei der Honbearbeitung in einer an eine Fräsbearbeitung mit einem Schaftfräser erinnernde Weise bei der Honbearbeitung entlang einer Vorschubbahn 10 bewegt, die sich aus dem Durchmesser des Honabschnitts 2 des stiftartigen Schleifkörpers 1 , der Konturlinie 6 der zu honenden Oberfläche 5 und ggf. einer kleinen Verschiebung in Richtung auf die zu honende Oberfläche 5 zur Erzeugung einer hinreichenden Andruckkraft des stiftartigen Schleifkörpers 1 an die zu honende Oberfläche 5 ergibt. Diese Vorschubbahn 10 ergibt sich bei einem einmaligen Umlauf des stiftartigen Schleifkörpers 1 um die Konturlinie 6.
Gleichzeitig führt aber der stiftartige Schleifkörper 1 noch eine Hubbewegung 9 senkrecht zur Ebene des Tisches 8 aus, die in den Figuren 1 und 2 nur angedeutet ist. Die Überlagerung dieser Hubbewegung 9 und der Vorschub beweg ung entlang der Vorschubbahn 10 ergibt dabei letztlich die Oberflächenstruktur der gehonten Oberfläche 5 am Ende der Bearbeitung, wie dies noch zu der Figur 4 erläutert wird.
Wird nun der stiftartige Schleifkörper 1 häufig genug entlang der sich aus der Überlagerung der Hubbewegung 9 und der Vorschubbewegung entlang der Vorschubbahn 10 ergebenden Bahnen bewegt, so tritt der Honabschnitt 2 mehrfach mit jedem Oberflächenabschnitt der zu honenden Oberfläche 5 mehrfach in berührenden Kontakt und führt jeweils Honbearbeitungen aus. Diese Honbearbeitung wird durch Hartstoffpartikel ausgeführt, die in dem Honabschnitt 2 des stiftartigen Schleifkörpers 1 elastisch eingebunden sind oder extern zugeführt werden und sich bei der Berührung des Honabschnitts 2 an die zu honenden Oberfläche 5 andrücken. Wird der stiftartige Schleifkörper 1 zudem in eine z.B. langsame Drehbewegung um seine Achse versetzt, wie dies bei Werkzeugmaschinen durch den Spindelantrieb des eingespannten stiftartigen Schleifkörpers 1 einfach möglich ist, so werden immer neue Bereiche des Honabschnitts 2 mit der zu honenden Oberfläche 5 in Berührung kommen und diese bestimmungsgemäß honend bearbeiten.
Die Genauigkeit der Bearbeitung hängt hierbei von der Steuerung der Relativbewegung zwischen stiftartigem Schleifkörper 1 und Werkstück 4 bzw. zu honender Ober- fläche 5 ab. Da diese Genauigkeit an herkömmlichen Werkzeugmaschinen durch eine numerische Steuerung und einen steifen aschinenaufbau sehr hoch ist, ist auch die Genauigkeit der Honbearbeitung sehr hoch. Zudem können ggf. Umspannvorgänge zwischen einer anderen zerspanenden Bearbeitung und dem Honen entfallen, wodurch Fehler aufgrund des sonst notwendigen Umspannens auf eine spezielle Honmaschine eliminiert werden.
Typische Bahnen, die der stiftartige Schleifkörper 1 bei der Honbearbeitung der zu honenden Oberfläche des Werkstückes 4 gemäß Figur 1 abfährt, lassen sich in einer schematischen Abwicklung in der Figur 4 erkennen. Vorteilhaft werden die Vorschubbahnen 10 des stiftartigen Schleifkörpers 1 bei jedem Umlauf um die zu honende Oberfläche 5 zueinander versetzt angeordnet, wodurch sich eine dichte Abdeckung der zu honenden Oberfläche 5 mit den Vorschubbahnen 10 ergibt, ohne dass sich Bahnen 10 deckungsgleich immer wiederholen. Dadurch lässt sich die Tragstruktur der gehonten Oberfläche 5 in weiten Grenzen dadurch steuern, dass der Versatz bei der Wiederholung der Vorschubbewegungen beim Abfahren der Vorschubbahnen 10 entsprechend angepasst und auf die Hubbewegungen 9 abgestimmt wird. Vorteilhaft werden sowohl die Vorschubbewegungen 10 als auch die Hubbewegungen 9 durch die entsprechenden Antriebsachsen der Werkzeugmaschine ausgeführt, es ist aber auch denkbar, z.B. die Hubbewegungen 9 durch eine eigene z.B. schnell oszillierende Antriebsvorrichtung auszuführen, die zwischen Spindel der Werkzeugmaschine und dem stiftartigen Schleifkörper 1 in die Spindel eingespannt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können nahezu beliebige Konturen zu honender Oberflächen 5 erzeugt werden, die bei den bisherigen Honverfahren mit in der Regel nur kreissymmetrischen Konturen nicht möglich waren. Nur als Beispiele seien in der Figur 5a eine Innenkontur 6 einer zu honenden Oberfläche 5 mit Unste- tigkeiten 12 und in der Figur 5b eine Außenkontur 6 einer zu honenden Oberfläche 5 mit Unstetigkeiten 13 dargestellt, die beide entfernt an eine Sternform erinnern. Hierbei werden die jeweiligen stiftartigen Schleifkörper 1 auf zu der Konturlinie 6 im Grunde parallelen Bahnen 0 bewegt, wobei sich der Abstand der Vorschubbahn 10 aus dem Durchmesser des stiftartigen Schleifkörpers 1 und der Geometrie der Konturlinie 6 ergibt und berechnet werden kann. An den Unstetigkeiten 12, 13 sind even- tuell wie auch beim Fräsen mit Schaftfräsern technologisch bedingte Zwischenbahnen des stiftartigen Schleifkörpers 1 zu generieren. Durch Veränderung des Durchmessers des Honabschnitts 2 können auch wesentlich engere Konturen 6 als in der Figur 5 dargestellt gehont werden. Neben der Honbearbeitung geschlossener Konturen ist auch eine Honbearbeitung offener Werkstücke, wie etwa eine Außenbearbeitung von Profilen oder dgl. denkbar.
Die oszillierende Hubbewegung kann sowohl mit einer hohen Frequenz und kurzer Amplitude als auch mit einer kleinen Frequenz und einer langen Amplitude ausgeführt werden {Kurzhub bzw. Langhub).
Der Einsatz von Hilfsstoffen ist in Abhängigkeit vom tribologischen System Werkstück-Werkzeug zu erwägen, die Zu- und Abführung eines Hilfsstoffs kann über an- gepasste Zuführ- und Ablaufeinrichtungen erfolgen, auch ist ein Wiedereinsatz des Hilfsstoffs nach entsprechender Aufbereitung durch Filtersysteme möglich.
In der Figur 6 ist eine Bearbeitungssituation des Werkstücks 4 aus der Figur 1 an einer Werkzeugmaschine 14 dargestellt, deren Akttonen über eine computerbasierte Steuerung 15, hier vereinfacht als PC dargestellt beeinflusst werden. Alle Bewegungsabläufe und Bearbeitungsparameter bei der Honbearbeitung können z.B. in dieser computerbasierten Steuerung 15 über entsprechende Eingabemasken vorher festgelegt und ggf. optimiert werden. So können z.B. die geometrischen Verhältnisse bei der Überlappung der einzelnen Bahnen des stiftartigen Schleifkörpers 1 , die Vorschübe etc. detailliert vorgegeben werden, wie dies grundsätzlich aus der numerischen Steuerungstechnik für Werkzeugmaschinen bekannt ist. Zusätzlich können spezifische Parameter für die hier vorliegende Honbearbeitung erfasst werden. Für die Durchführung der Bearbeitung werden diese Daten dann in Steuerprogramme für die einzelnen Antriebe 18 der Werkzeugmaschine 14 umgesetzt und anschließend abgearbeitet.
Hierbei ist es auch denkbar, dass während der Bearbeitung zusätzliche Bearbeitungsparameter erfasst werden, die eine Aussage über mögliche Abweichungen von einem Sollzustand der Bearbeitung erkennen lassen. Über einen nur schematisch dargestellten Sensor 17 könnten z.B. der jeweils aktuelle Durchmesser des stiftartigen Schleifkörpers 1 oder die jeweils aktuelle Leistungsaufnahme der Verstellantrie- be 18 für die Ausführung der Relativbewegungen zwischen dem stiftartigen Schleifkörper 1 und der zu honenden Oberfläche 5 oder auch der Körperschall an dem stiftartigen Schleifkörper 1 und/oder der zu honenden Oberfläche 5 zu einer adaptiven Optimierung der Bearbeitung herangezogen werden.
Weiterhin ist es auch denkbar, die Planung der Honbearbeitung und insbesondere die technologische Planung der Honbearbeitung über einen separaten PC 16 vorzunehmen, der etwa in der Fertigungsplanung steht und nach Abschluss der Planung seine Daten an die Steuerung 15 der Werkzeugmaschine 14 übermittelt.
Literaturverzeichnis
[1] - „Honen auf Kombinationsmaschinen", Dirk Biermann, Klaus Weinert,
Kai-Uwe Paffrath, ZWF Jahrgang 102 (2007) 9
[2] - „Oberflächenfeinbearbeitung— Verfahren und Analysemethoden",
Dirk Biermann, Kai Uwe Paffrath, diamond business, 11 , 4/2008
Sachnummernliste stiftartiges Schleifwerkzeug
Honabschnitt
Spannabschnitt
Werkstück
zu honende Oberfläche
Konturlinie zu honende Oberfiäche
Spannvorrichtung
Arbeitstisch Werkzeugmaschine
Hub beweg ung
Vorschubbewegung
Positionierhilfen
Unstetigkeit Konturlinie
Unstetigkeit Konturlinie
Werkzeugmaschine
Steuerung
externer Planungsrechner
Sensor
Antriebe

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von gehonten Oberflächen (5) mit einem Honwerkzeug (1), das eine Bewegung relativ zu der zu honenden Oberfläche (5) ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass als Honwerkzeug ein stiftartiger Schleifkörper (1) verwendet wird, der eine auf der zu honenden Oberfläche (5) gleitende Vorschubbewegung (10) entlang der Konturlinie (6) der zu honenden Oberfläche (5) ausführt, währenddessen der stiftartige Schleifkörper (1) in seiner Längsrichtung (9) Hubbewegungen relativ zu der zu honenden Oberfläche (5) ausführt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbewegungen (9) des stiftartigen Schleifkörpers (1) relativ zu der zu honenden Oberfläche (5) oszillierend ausgeführt werden.
3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgend ausgeführte Bahnen (10) der Vorschubbewegung zwischen stiftartigem Schleifkörper (1) und zu honender Oberfläche (5) jeweils einen Versatz zueinander aufweisen.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der Bahnen (10) der Vorschubbewegung zwischen stiftartigem Schleifkörper (1) und der zu honenden Oberfläche (5) eine definierte Oberflächenstruktur und Oberflächen rauh ig keit der gehonten Oberfläche (5) herstellen.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gehonte Oberfläche (5) durch eine Relativbewegung zwischen stiftartigem Schleifkörper (1) und gehonter Oberfläche (5) des Werkstückes (4), vorzugsweise eine Bewegung des stiftartigen Schleifkörpers (1) oder des Werkstückes (4) oder eine kombinierte Bewegung von stiftartigem Schleifkörper (1 ) und Werkstück (4) hergestellt wird.
6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsabmessungen des stiftartigen Schleifkörpers (1) wesentlich geringer als die Querschnittsabmessungen des Werkstückes (4) im Bereich der zu honenden Oberfläche (5) ausgebildet werden.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stiftartige Schleifkörper (1) bei seiner Bewegung entlang der Kontur (6) der zu honenden Oberfläche (5) elastisch an die zu honende Oberfläche (5) gedrückt wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrücken des stiftartigen Schleifkörpers (1) an die zu honende Oberfläche (5) kraft- und/oder weggebunden erfolgt.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stiftartige Schleifkörper (1) die Drehzahl Null aufweist oder eine Eigenrotation, vorzugsweise eine Eigenrotation geringer Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl ausführt.
10. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegungen zwischen stiftartigem Schleifkörper (1) und Werkstück (4) auf einer konventionellen, mindestens mit drei translatorischen Achsen ausgestatteten Werkzeugmaschine, vorzugsweise einer Fräsmaschine oder einem Bearbeitungszentrum, ausgeführt werden.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegungen der Werkzeugmaschine und des stiftartigen Schleifkörpers (1) von einer numerischen Steuerung gesteuert werden.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Honbearbeitung und eine vorgelagerte zerspanende Bearbeitung in einer Aufspannung auf derselben Werkzeugmaschine ausgeführt werden.
13. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu honenden Oberflächen (5) rotationssymmetrische oder nicht- rotationssymmetrische Konturlinien (6) aufweisen können.
14. Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturlinien (6) der zu honenden Oberflächen (5) vorspringende Unstetigkeiten (12, 13) aufweisen können.
15. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Honbearbeitung Schmierstoffe oder sonstige Zusatzstoffe in den Bereich der Kontaktstelle zwischen stiftartigem Schleifkörper (1) und zu honender Oberfläche (5) zugeführt werden.
16. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen stiftartigem Schleifkörper (1 ) und zu honender Oberfläche (5) Hartstoff partikel zugeführt werden, mit denen zwischen stiftartigem Schleifkörper (1) und Werkstück (4) die strukturierende Honbearbeitung ausgeführt wird.
17. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsabläufe des stiftartigen Schleifkörpers (1 ) und/oder der zu honenden Oberfläche (5) vor und/oder während der Honbearbeitung softwaregesteuert {15, 16) festgelegt und/oder kontrolliert werden.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Software (15, 16) während der Honbearbeitung messtechnisch Bearbeitungseinflüsse er- fasst, die bei der Steuerung der Relativbewegungen zwischen stiftartigem Schleifkörper (1) und der zu honenden Oberfläche (5) berücksichtigt werden.
19. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als messtechnisch erfassbare Bearbeitungsgröße der jeweils aktuelle Durchmesser des stiftartigen Schleifkörpers (1) ermittelt wird.
20. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als messtechnisch erfassbare Bearbeitungsgröße die jeweils aktuelle Leistungsaufnahme der VerStellantriebe (18) für die Ausführung der Relativbewegungen zwi- sehen dem stiftartigen Schleifkörper (1) und der zu honenden Oberfläche (5) ermittelt wird.
21. Verfahren gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Linearantrieben für die Versteilantriebe (18) für die Ausführung der Relativbewegungen zwischen dem stiftartigen Schleifkörper (1) und der zu honenden Oberfläche (5) Bearbeitungskräfte des stiftartigen Schleifkörpers (1) ermittelt werden.
22. Verfahren gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als messtechnisch erfassbare Bearbeitungsgröße der Körperschall an dem stiftartigen Schleifkörper (1) und/oder der zu honenden Oberfläche (5) ermittelt wird.
23. Verwendung eines Werkzeuges (1) zur Herstellung von gehonten Oberflächen (5), das eine Bewegung relativ zu der zu honenden Oberfläche (5) ausführt, insbesondere Verwendung des Werkzeuges (1) bei der Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der stiftartige Schleifkörper (1) entlang seiner Längserstreckung einen Spannabschnitt (3) zum Einspannen in ein Futter einer Werkzeugmaschine und einen Honabschnitt (2) zur Bearbeitung der zu honenden Oberfläche (5) aufweist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116276617A (zh) * 2023-05-23 2023-06-23 南宫市精强连杆有限公司 连杆总成多轴多工位珩磨装置

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013006373A1 (de) * 2013-04-13 2014-10-16 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung mit einem Honwerkzeug und Honverfahren
CN108527143A (zh) * 2017-03-06 2018-09-14 湖北江华机械有限公司 汽车连杆珩磨装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1815944A1 (de) 2006-02-02 2007-08-08 NAGEL Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH Verfahren zum Honen von Bohrungen sowie Honmaschine hierfür

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2626486A (en) * 1947-01-02 1953-01-27 Gen Motors Corp Honing
DE1078896B (de) * 1956-08-18 1960-03-31 Christoph Willi Gehring Honwerkzeug zur Feinbearbeitung von Kleinstbohrungen
DE3623408A1 (de) * 1986-07-11 1988-02-04 Birfield Trasmissioni Schleifwerkzeug, insbesondere schleifstift
DE10303215B4 (de) * 2003-01-23 2016-02-04 Walter Hunger Verfahren und Honmaschine zum Innenhonen von Werkstücken
DE102006036004B4 (de) * 2006-05-24 2010-03-11 Thielenhaus Technologies Gmbh Verfahren zur Oberflächenfeinstbearbeitung von Planflächen metallischer oder keramischer Werkstücke

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1815944A1 (de) 2006-02-02 2007-08-08 NAGEL Maschinen- und Werkzeugfabrik GmbH Verfahren zum Honen von Bohrungen sowie Honmaschine hierfür

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIRK BIERMANN; KAI UWE PAFFRATH: "Oberflächenfeinbearbeitung - Verfahren und Analysemethoden", DIAMOND BUSINESS, vol. 11, pages 412008
DIRK BIERMANN; KLAUS WEINERT; KAI-UWE PAFFRATH: "Honen auf Kombinationsmaschinen", ZWF JAHRGANG, vol. 102, 2007, pages 9

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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