WO2022167205A1 - Honing bar, method for producing a honing bar and honing tool - Google Patents

Honing bar, method for producing a honing bar and honing tool Download PDF

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WO2022167205A1
WO2022167205A1 PCT/EP2022/050887 EP2022050887W WO2022167205A1 WO 2022167205 A1 WO2022167205 A1 WO 2022167205A1 EP 2022050887 W EP2022050887 W EP 2022050887W WO 2022167205 A1 WO2022167205 A1 WO 2022167205A1
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WO
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cutting
honing
facets
tool
bore
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/050887
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen Brandstetter
Joachim Wiederhold
Original Assignee
Kadia Produktion Gmbh + Co.
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Publication date
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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
    • B24B33/086Abrading blocks for honing tools
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a honing stone according to the preamble of claim 1, a method for producing such a honing stone and a honing tool that has at least one such honing stone.
  • the honing manufacturing process is often used for the quality-determining finishing of tribologically stressable inner surfaces of bores.
  • cylinder running surfaces in cylinder blocks (cylinder crankcases) or cylinder liners, bearing surfaces for shafts, e.g. in a crankshaft bearing bore, cylindrical inner surfaces in connecting rod eyes, bearing surfaces on connecting rods, gears or components for other power and work machines, such as compressors are often processed using honing.
  • Honing is a machining process with geometrically undefined cutting edges, which is usually carried out with an expandable honing tool.
  • the honing tool performs a work movement consisting of two components, which leads to a characteristic surface structure of the machined inner surface.
  • the working movement usually consists of an axially reciprocating lifting movement and a rotary movement superimposed on this.
  • the surface structure usually shows crossed processing marks.
  • the honing process works with bonded cutting grain with constant surface contact between the abrasive working surfaces of the honing tool and the bore surface.
  • the working surfaces therefore usually have a more or less strong convex-cylindrical (or also slightly conical) curvature.
  • the cutting grains are bound in a binding system (also referred to as "binding") and together with the binding system form a cutting layer.
  • the binding system has the task of holding the bound cutting grains in place until they are blunted by the cutting process. Then they should be released so that new, still sharp-edged cutting grains can engage with the workpiece (self-sharpening effect).
  • the bond should be set back from exposed parts of the cutting grains so that there is what is known as a grain overhang.
  • a honing tool of the type contemplated in this application has a tool body that defines a tool axis about which the honing tool rotates during honing. At least one radially advanceable honing stone is arranged on the tool body, which has a cutting surface on an outside.
  • the cutting layer has cutting grains bonded within a bond and an abrasive working surface for engaging the inner surface of the bore.
  • honing tools are equipped with fresh (newly manufactured or freshly prepared) honing stones when they are newly manufactured or as part of later maintenance or repair work, they cannot usually be used immediately with the best removal rate, but a certain running-in phase is necessary to ensure a good, to achieve a flat adaptation between the working surfaces of the honing stones and the inner surfaces of the bore to be machined.
  • the run-in phase takes time. In addition, no good parts can usually be produced in the run-in phase, so that rejects are produced.
  • a tool body is equipped with new honing stones in a known method, the honing tool assembled in this way is clamped in a cylindrical grinding machine and processed by means of cylindrical grinding with the aid of a grinding wheel while the honing tool is rotated about its tool axis.
  • a cylindrically curved macro-shape of the abrasive working surfaces of the cutting linings is produced by the grinding process.
  • the cutting surface is given the desired roundness or cylindrical shape of the working surface, the curvature of which corresponds approximately to the curvature of the bore inner surface to be machined, so that a flat working engagement is possible.
  • the cutting surface is given the desired straightness parallel to the tool axis.
  • the binding can also be set back by circular grinding, so that the work surface is easy to cut from the start.
  • European patent EP 3 195 978 B1 describes alternative methods for producing tools for cutting with a geometrically undefined cutting edge, the cutting grains being bound in a bond and the tool having at least one working surface.
  • the shape and/or the position of the working surface are determined by a locally limited structural change in the bond.
  • the later working surface lies on the inside of the blank at the border between an edge zone whose structure has changed and the remaining structure of the cutting layer, which has not been changed. This should make it possible to process the usually sintered blank in one operation in such a way that the working surface and a downstream one are formed Sharpening the work surface is not required. Rather, the blank should be able to be used without further processing.
  • the object of the invention is to provide a honing stone, the use of which enables a honing tool equipped with it to produce bores with a high honing quality after just a short run-in phase.
  • a further object is to provide a method for producing such a honing stone that can be carried out efficiently with reasonable effort and a honing tool equipped with at least one such honing stone.
  • the invention provides a honing stone with the features of claim 1, a method for producing such a honing stone with the features of claim 8, and a honing tool with the features of claim 12.
  • Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated into the description by reference.
  • a honing stick according to the invention is intended to be inserted into a honing tool and to be used in the honing tool for machining the inner surface of a bore.
  • the honing stone has a cutting layer carrier, which carries a cutting layer on an outer side, which has cutting grains bound within a bond and an abrasive working surface for engaging on the inner surface of the bore.
  • the cutting layer contains a large number of cutting grains, which are usually distributed homogeneously within the bond.
  • the bond can be a metallic bond or a vitrified bond, for example.
  • the cutting grains can be, for example, diamond grains or grains of cubic boron nitride, optionally also cutting grains of silicon carbide (SiC) or corundum (aluminum oxide).
  • Typical mean particle sizes can be, for example, in the range from 5 ⁇ m to 251 ⁇ m, in particular in the range from 10 ⁇ m to 126 ⁇ m.
  • the honing stick defines a longitudinal direction which, when the honing tool is assembled ready for operation, is aligned essentially parallel to the tool axis and to the bore axis of the machined bore during the honing operation.
  • the width direction runs perpendicular to the longitudinal direction, which in the fully assembled state is essentially perpendicular to the tool axis runs.
  • the working surface which is located on the side of the cutting surface facing the inner wall of the bore when the honing tool equipped with the honing stone is used as intended, extends in the width direction between a first side surface and a second side surface of the cutting surface or a first and a second side edge.
  • the side edges are the linear areas where the work surface merges into the side surfaces.
  • the working surface has a generally convex macroscopic configuration in the sense that a central region between the side surfaces or side edges projects outwards, i.e. away from the cutting layer carrier, with respect to a common plane spanned by the side edges.
  • the macroscopic shape of the work surface is characterized by at least two macroscopically planar facets of different orientation, which merge into an adjacent facet along edges running in the longitudinal direction or into a side surface at one side edge. Adjacent facets form an interior angle of less than 180° at the included edge. For example, the interior angle may be in the range of 150° to 179°.
  • Honing stones according to the claimed invention are thus characterized by being relatively easy and inexpensive to manufacture, quick adaptation to the bore surface to be machined and a certain tolerance with regard to the bore diameter.
  • the work surface has only exactly two facets between the side surfaces or the side edges, so that the work surface assumes a roof shape.
  • Preferred embodiments have more than two facets, such as three, four, five, or six facets. As a result, a continuously curved surface can be better approximated.
  • the facets have substantially equal widths.
  • a “substantially equal width” is given when the widths of the facets to be compared do not differ by more than ⁇ 20%. This results in a particularly even distribution of the contact pressures in the edge areas and a correspondingly even adjustment during the running-in phase.
  • the facets are dimensioned such that the side edges and the at least one edge between facets lie on a common cylindrical surface that has a radius of curvature that essentially corresponds to a nominal radius of the borehole to be machined later.
  • the bond is set back on the working surface in relation to exposed parts of the cutting grains, so that there is a grain protrusion. The facets are therefore ready to cut right from the start, even during the running-in phase.
  • a honing stone blank is first provided, which has a cutting surface carrier which carries a cutting surface on an outside, which has cutting grains bound within a bond.
  • An abrasive working surface intended for engagement with the inner surface of the bore is then produced on the cutting layer. As mentioned above, viewed in the width direction, this extends between a first and a second side edge or between the side surfaces of the cutting surface.
  • the work surface is created to have a generally convex shape with at least two facets merging along longitudinal edges to an adjacent facet or face.
  • the facets could already be produced during the production of the cutting layer, for example during the sintering of a sintered cutting layer by appropriate shaping of a mold.
  • the facets are preferably produced by local material removal starting from a raw state of the cutting layer.
  • blanks are used in which a cutting layer of constant thickness is applied to a flat outer side of the cutting layer carrier, so that the honing stone blank has a rectangular cross-sectional shape overall before the facets are produced on the cutting layer by locally unequal material removal.
  • the facets on the cutting surface of the honing stone blank are produced by surface grinding, in particular face grinding. Face grinding results in a particularly even wear of the face grinding tool, so that large quantities can be processed without having to dress the grinding tool again.
  • a cup wheel for example, can be used as the grinding tool.
  • a surface grinding tool with diamond cutting grains which can be bonded in a metallic matrix, for example, is used to produce the facets.
  • Such grinding tools are characterized, among other things, by a long service life and can process many different types of cutting layers in a material-removing manner.
  • the manufacture of the honing stone also includes resetting the bond on the work surface at the facets.
  • the creation of the work surface is preferably achieved in two successive stages. In a first step, essentially planar facets without grain overhang are produced, before the bond on the facets is reset in a second step in relation to the cutting grains in a reset operation.
  • a face grinding tool with a cutting surface can be used, the cutting grains of which are harder than the bond of the cutting surface of the honing stone, but cannot cut the cutting grains of the cutting surface of the honing stone.
  • the invention also relates to a honing tool which has at least one honing stone of the type described here.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a single-stick honing tool with an inserted honing stick before the running-in phase
  • FIG. 2 shows a schematic cross-section through the cutting area of the honing tool and through the honing stone
  • FIG. 3 shows a schematic representation, not true to scale, of a cross section through the honing stone, taken perpendicularly to the longitudinal direction of the honing stone;
  • 4A, 4B, 4C show different phases of the manufacture of the honing stone.
  • 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a honing tool 100 parallel to the tool axis (axis of rotation) 112 of the honing tool.
  • the honing tool is designed as a single-bar honing tool, ie it has only a single honing bar 200.
  • Other embodiments have a plurality of honing bars distributed over the circumference, for example two, three or four (multi-bar honing tool).
  • 2 shows a schematic cross section through the cutting area with the honing stone.
  • the honing tool 100 has a tool body 110 made of steel or hard metal in the form of a tube that is open on both sides and has a relatively large wall thickness. An end section of the tool body is inserted into a cylindrical receiving opening of a tool shank 120 in a rotationally fixed manner and is fixed there with the aid of a retaining screw 122 .
  • the tool shank 120 is used to couple the honing tool to the honing spindle of a machine tool.
  • Tool shank and tool body can also be detachably or non-detachably connected to one another in other ways, for example by clamping, by soldering or the like.
  • the cutting area of the honing tool is located in a free end section of the tool body opposite the tool shank.
  • the bore has a nominal diameter D, which can be, for example, in the range from 10 mm to 40 mm, but it can also be larger or smaller if necessary.
  • the tool body 110 has a rectangular honing stone receiving opening 140 that extends outwards from the interior of the tool body and in which the honing stone 200 is accommodated with a precise fit and in a radially displaceable manner when the honing tool is assembled.
  • the honing stone 200 In its longitudinal direction L running parallel to the tool axis 112 , the honing stone 200 has a length that is greater than the width measured in the width direction B, which runs perpendicular to the longitudinal direction L and to the radial direction R. It is also possible for the axial length of a hollow strip to be shorter than the width measured in the circumferential or widthwise direction.
  • two guide strips 180, 181 made of hard metal, sintered metal or another hard material, for example ceramic, are attached to the tool body and are circumferentially offset by approximately 90°. These are designed to support themselves with their smoothly polished, curved outer surfaces on the inner wall of the bore to be honed.
  • the guide rails can have a coating made of diamond, for example, which forms a wear-resistant outer surface.
  • the overall plate-shaped honing stone 200 has a plate-shaped cutting layer carrier 202 made of steel, often also referred to as a supporting strip, on whose flat, radial outside 204 a cutting layer 210 is applied, which holds the cutting material grains 215 bound in a bond 213 .
  • the cutting layer of the example has diamond cutting grains bound in a metallic bond (e.g. made of a bronze alloy).
  • the cutting layer 210 is sintered onto the cutting layer carrier 202, but in other embodiments it can also be glued or soldered on or fastened to the cutting layer carrier by rivets or screws.
  • a honing stone can also be formed by a one-piece sintered body.
  • On the radially outer side of the cutting pad 210 is an abrasive working surface 220 intended to engage the inner surface of the bore.
  • the radial inner side of cutting pad carrier 202 has a flat inclined surface 216 which interacts with a complementary flat inclined surface on the lower end of an infeed rod 130 guided in the tool body in the manner of a wedge drive in such a way that honing stone 200 is pressed radially outwards within honing stone receiving opening 140 when the The feed rod is pushed in the direction of the cutting area of the honing tool by the feed drive housed in the honing machine.
  • the honing tool 100 with the abrasive working surface 220 should be in constant surface contact with the inner surface 192 of the bore 195 .
  • the abrasive working surface is therefore essentially cylindrically curved and has a radius of curvature which essentially corresponds to the inner radius of the machined bore.
  • honing tool 100 It is a honing tool equipped with a newly manufactured or reconditioned honing stone 200 that has not yet undergone a honing operation.
  • the honing tool can therefore be a new tool or a used honing tool that is fitted with a new or fresh honing stone 200 .
  • the honing stick 200 is characterized by special features that enable the honing tool to produce good parts with high honing quality on the inner surface of the bore after a very short running-in phase.
  • Fig. 3 shows a schematic, not true-to-scale representation of a cross section perpendicular to the longitudinal direction L of the honing stone through the honing stone 200.
  • the cutting coating 210 is firmly applied to the flat, radial outside 204 of the cutting coating carrier 202 either directly or with at least one intermediate layer in between.
  • the cutting layer has a (mean) thickness DS, which can be of the order of 1 mm, for example.
  • the cutting layer is delimited by side faces 212-1, 212-2, which in the example shown are flush with the side faces of the plate-shaped cutting layer carrier 202, so that the honing stone has a plate shape overall.
  • the cutting pad carrier is wider than the cutting pad.
  • a narrower groove can be milled or produced in some other way in the middle or off-center of the wide outside of the cutting pad carrier, in which the cutting pad is accommodated. Then there are supporting edges made of the material of the cutting layer carrier on both sides of the cutting layer.
  • the work surface 220 has a generally convex macroscopic shape such that the central portion of the work surface bulges outward in the radial direction R relative to the edge portions at the side surfaces.
  • the convex shape is not rounded but faceted.
  • the work surface 220 has three macroscopically planar facets 230-1, 230-2, 230-3, which merge along edges running in the longitudinal direction L (longitudinal edges) to an adjacent facet or a side edge or a side surface.
  • the first facet 230-1 adjoining the side surface 212-1 that can be seen on the left encloses an angle of more than 90° with this side surface at the side edge and forms a first edge 235-1 with it.
  • a second facet 230-2 which runs parallel to the flat outside 204 of the cutting pad carrier 202, encloses an interior angle IW of less than 180° with the first facet 230-1 and together with this forms a second edge 235-2 at the transition.
  • the third facet merges into the right side surface 212-2 or the right side edge along a fourth edge 235-4.
  • the cutting grains protrude beyond the level of the bond, so there is a grain protrusion, so that the freshly prepared, faceted work surface is easy to cut, especially in the area of the longitudinal edges 235-1 etc.
  • the interior angles IW can be, for example, in the order of magnitude between 170° and 179°, optionally also above or below.
  • the widths of the facets measured in width direction B are approximately the same size, they preferably differ by no more than ⁇ 20%. If there is an odd number of facets, a central facet (here the second facet 230-2) is preferably provided, the facet surface of which runs parallel to the outer surface 204 of the cutting pad carrier.
  • the second facet can be formed by the original surface of the cutting layer initially applied with a uniform layer thickness DS, or it can already be machined by being set back in parallel.
  • the number of facets and the widths of the facets are preferably coordinated in such a way that the edges consisting of cutting material essentially lie on a common cylindrical surface Z (shown with a dashed line) whose radius of curvature corresponds to the nominal radius of the bore to be machined. This ensures that the fresh honing stone rests against the inner wall of the bore on all edges (longitudinal edges) when it is first fed in the direction of the inner wall of the bore. In contrast, in the areas between the longitudinal edges, viewed in the radial direction, there is in each case a more or less large gap between the facet and the inner wall of the bore.
  • the faceted geometry of the abrasive working surface 220 enables short run-in times before the honing stone is in full, large-area engagement with the inner wall of the bore on its working surface.
  • the wear on the cutting surface is greatest in the edge areas, so that the edges quickly round off and the rounded areas of adjacent edges quickly approach one another until the facets disappear and a consistently cylindrically curved working surface is created.
  • honing tools that are equipped with such honing stones can work productively after a very short time, so that there is little or no scrap on the machined workpiece.
  • Fresh honing stones of the type described here can be produced in a relatively simple and cost-effective manufacturing process with a geometry that can be specified precisely.
  • An exemplary manufacturing process is explained with reference to FIGS. 4A to 4C.
  • a honing stone blank is produced, in which a cutting coating 220 with a constant layer thickness is applied to the flat outside of a plate-shaped cutting coating carrier 202, for example by sintering. Then starting from the more or less flat outer surface of the cutting layer facets attached, which lead to the desired faceted macro shape.
  • a surface grinding method is used for this purpose using a cup wheel 300, which is driven to rotate about an axis of rotation 302 and is fitted with diamond cutting means. The face 305 oriented perpendicularly to the axis of rotation is in grinding engagement with the cutting surface (face grinding).
  • one of the side facets (first or third facet) is first produced, then the grinding tool and the honing stone are tilted relative to one another in such a way that the other facet surface (third or first facet) is produced by face grinding.
  • the middle facet (second facet) can remain unmachined or it can also be reworked by surface grinding, so that all facets essentially have the same surface quality.
  • the cutting grains of the surface grinding tool 300 are harder than the cutting grains 215 in the cutting layer of the honing stone, so that cutting grains of the cutting layer are at least partially removed and a macroscopically flat grinding surface with partially cut cutting grains is created.
  • the bond is then mechanically set back in relation to the cutting grains (cf. FIG. 4C).
  • the honing stone remains in the same clamping position, so it does not have to be re-clamped.
  • a surface grinding tool with silicon carbide abrasive is used, which can reset the bond but leaves the harder cutting grains unharmed.
  • the infeed of the grinding tool is selected in such a way that there is a balance between abrasion on the cutting surface of the honing stone and wear on the grinding wheel. After resetting the binding, the honing stone is ready for use.
  • the number of facets is not limited to three; only two facets can be provided, for example, so that the abrasive working surface initially has a roof shape. More than three facets can also be provided, for example four or five facets. This can be beneficial to achieve an even faster break-in period, but has to be traded off against a slightly longer manufacturing process. Furthermore, it is not absolutely necessary that the facets all have essentially the same width. Facets with unequal widths can also be created. As a rule, however, the faceted surface is essentially mirror-symmetrical to a plane of symmetry that lies between the broad sides of the honing stone in the width direction.
  • the concept of the invention can be used with different types of cutting coatings, for example cutting coatings with a metallic bond or ceramic bond or with a synthetic resin bond.

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Abstract

The invention relates to a honing bar (200) for use in a honing tool for processing the inner surface of a bore, comprising a cutting layer carrier (202) which carries a cutting layer (210) on an outer side, which cutting layer has cutting grains (215) bound within a binding (213) and an abrasive work surface (220) for engaging on the inner surface of the bore. The honing bar (200) defines a longitudinal direction (L) to be oriented parallel to a bore axis. The work surface (220) extends in a width direction (B), perpendicular to the longitudinal direction, between a first lateral surface (212-1) and a second lateral surface (212-2) of the cutting layer. The work surface (220) has a generally convex macroscopic design having at least two macroscopically flat facets (230-1, 230-2, 230-3) of different orientation which transition along edges (235-1 to 235-4) extending in the longitudinal direction to an adjacent facet or a lateral surface.

Description

Honleiste, Verfahren zur Herstellung einer Honleiste sowie Honwerkzeuq Honing stone, method for producing a honing stone and honing tools
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK FIELD OF APPLICATION AND PRIOR ART
Die Erfindung betrifft eine Honleiste gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 , ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Honleiste sowie ein Honwerkzeug, das mindestens eine solche Honleiste aufweist. The invention relates to a honing stone according to the preamble of claim 1, a method for producing such a honing stone and a honing tool that has at least one such honing stone.
Das Fertigungsverfahren Honen wird vielfach für die qualitätsbestimmende Endbearbeitung von tribologisch beanspruchbaren Innenflächen von Bohrungen genutzt. Beispielsweise werden Zylinderlaufflächen in Zylinderblöcken (Zylinderkurbelgehäusen) oder Zylinderlaufbuchsen, Lagerflächen für Wellen, z.B. in einer Kurbelwellenlagerbohrung, zylindrische Innenflächen in Pleuelaugen, Lagerflächen an Pleueln, Zahnrädern oder Bauteilen für andere Kraft- und Arbeitsmaschinen, beispielsweise Kompressoren, häufig mittels Honen bearbeitet. The honing manufacturing process is often used for the quality-determining finishing of tribologically stressable inner surfaces of bores. For example, cylinder running surfaces in cylinder blocks (cylinder crankcases) or cylinder liners, bearing surfaces for shafts, e.g. in a crankshaft bearing bore, cylindrical inner surfaces in connecting rod eyes, bearing surfaces on connecting rods, gears or components for other power and work machines, such as compressors, are often processed using honing.
Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, welches mit einem in der Regel aufweitbaren Honwerkzeug durchgeführt wird. Das Honwerkzeug führt während einer Honoperation in der Bohrung eine aus zwei Komponenten bestehende Arbeitsbewegung aus, die zu einer charakteristischen Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenfläche führt. Die Arbeitsbewegung besteht in der Regel aus einer axial hin- und hergehenden Hubbewegung und einer dieser überlagerten Drehbewegung. Die Oberflächenstruktur weist in der Regel überkreuzte Bearbeitungsspuren auf. Honing is a machining process with geometrically undefined cutting edges, which is usually carried out with an expandable honing tool. During a honing operation in the bore, the honing tool performs a work movement consisting of two components, which leads to a characteristic surface structure of the machined inner surface. The working movement usually consists of an axially reciprocating lifting movement and a rotary movement superimposed on this. The surface structure usually shows crossed processing marks.
Das Bearbeitungsverfahren Honen arbeitet mit gebundenem Schneidkorn unter ständiger Flächenberührung zwischen den abrasiven Arbeitsflächen des Honwerkzeugs und der Bohrungsoberfläche. Die Arbeitsflächen weisen daher meist eine mehr oder weniger starke konvex-zylindrische (oder auch leicht konische) Krümmung auf. Die Schneidkörner sind in einem Bindungssystem (auch als „Bindung“ bezeichnet) gebunden und bilden gemeinsam mit dem Bindungssystem einen Schneidbelag. Das Bindungssystem hat dabei die Aufgabe, die gebundenen Schneidkörner so lange festzuhalten, bis sie durch den Schneidprozess abgestumpft sind. Dann sollen sie freigegeben werden, so dass neue, noch scharfkantige Schneidkörner in Eingriff mit dem Werkstück gelangen können (Selbstschärfungseffekt). Die Bindung sollte dazu gegenüber frei liegenden Teilen der Schneidkörner zurückgesetzt sein, so dass ein sogenannter Kornüberstand vorliegt. Ein Honwerkzeug der in dieser Anmeldung betrachteten Art hat einen Werkzeugkörper, der eine Werkzeugachse definiert, um die sich das Honwerkzeug bei der Honbearbeitung dreht. An dem Werkzeugkörper ist mindestens eine radial zustellbare Honleiste angeordnet, die an einer Außenseite einen Schneidbelag aufweist. Der Schneidbelag weist innerhalb einer Bindung gebundene Schneidkörner und eine abrasive Arbeitsfläche zum Eingriff an der Innenfläche der Bohrung auf. The honing process works with bonded cutting grain with constant surface contact between the abrasive working surfaces of the honing tool and the bore surface. The working surfaces therefore usually have a more or less strong convex-cylindrical (or also slightly conical) curvature. The cutting grains are bound in a binding system (also referred to as "binding") and together with the binding system form a cutting layer. The binding system has the task of holding the bound cutting grains in place until they are blunted by the cutting process. Then they should be released so that new, still sharp-edged cutting grains can engage with the workpiece (self-sharpening effect). For this purpose, the bond should be set back from exposed parts of the cutting grains so that there is what is known as a grain overhang. A honing tool of the type contemplated in this application has a tool body that defines a tool axis about which the honing tool rotates during honing. At least one radially advanceable honing stone is arranged on the tool body, which has a cutting surface on an outside. The cutting layer has cutting grains bonded within a bond and an abrasive working surface for engaging the inner surface of the bore.
Werden Honwerkzeuge bei der Neuherstellung oder im Rahmen einer späteren Wartung oder Reparatur mit frischen (neu hergestellten oder frisch aufbereiteten) Honleisten ausgestattet, so sind sie in der Regel nicht sofort mit bester Abtragleistung nutzbar, sondern es ist eine gewisse Einlaufphase nötig, um eine gute, flächige Anpassung zwischen den Arbeitsflächen der Honleisten und den zu bearbeitenden Bohrungsinnenflächen zu erreichen. Die Einlaufphase benötigt Zeit. Außerdem können in der Einlaufphase meist keine Gutteile produziert werden, so dass Ausschuss produziert wird. If honing tools are equipped with fresh (newly manufactured or freshly prepared) honing stones when they are newly manufactured or as part of later maintenance or repair work, they cannot usually be used immediately with the best removal rate, but a certain running-in phase is necessary to ensure a good, to achieve a flat adaptation between the working surfaces of the honing stones and the inner surfaces of the bore to be machined. The run-in phase takes time. In addition, no good parts can usually be produced in the run-in phase, so that rejects are produced.
Um ein günstiges Einlaufverhalten zu erreichen, wird bei einem bekannten Verfahren ein Werkzeugkörper mit neuen Honleisten bestückt, das so zusammengestellte Honwerkzeug in eine Rundschleifmaschine eingespannt und mit Hilfe einer Schleifscheibe unter Drehung des Honwerkzeugs um seine Werkzeugachse mittels Rundschleifen bearbeitet. Dabei wird durch die Schleifbearbeitung eine zylindrisch gekrümmte Makroform der abrasiven Arbeitsflächen der Schneidbeläge erzeugt. Bei diesem Schleifvorgang erhält der Schneidbelag die gewünschte Rundheit bzw. Zylinderform der Arbeitsfläche, deren Krümmung etwa der Krümmung der zu bearbeitenden Bohrungsinnenfläche entspricht, so dass ein flächiger Arbeitseingriff möglich ist. Außerdem erhält der Schneidbelag die gewünschte Geradheit parallel zur Werkzeugachse. In der Regel kann durch Rundschleifen auch die Bindung zurückgesetzt werden, so dass die Arbeitsfläche von Anfang an schneidfreudig ist. In order to achieve a favorable running-in behavior, a tool body is equipped with new honing stones in a known method, the honing tool assembled in this way is clamped in a cylindrical grinding machine and processed by means of cylindrical grinding with the aid of a grinding wheel while the honing tool is rotated about its tool axis. A cylindrically curved macro-shape of the abrasive working surfaces of the cutting linings is produced by the grinding process. During this grinding process, the cutting surface is given the desired roundness or cylindrical shape of the working surface, the curvature of which corresponds approximately to the curvature of the bore inner surface to be machined, so that a flat working engagement is possible. In addition, the cutting surface is given the desired straightness parallel to the tool axis. As a rule, the binding can also be set back by circular grinding, so that the work surface is easy to cut from the start.
In der europäischen Patentschrift EP 3 195 978 B1 sind alternative Verfahren zum Herstellen von Werkzeugen zum Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide beschrieben, wobei die Schneidkörner in einer Bindung gebunden sind und das Werkzeug mindestens eine Arbeitsfläche aufweist. Bei dem Verfahren werden ausgehend von einem Rohling des Werkzeugs die Form und/oder die Lage der Arbeitsfläche durch eine lokal begrenzte Gefügeveränderung der Bindung bestimmt. Die spätere Arbeitsfläche liegt nach der Erzeugung der Gefügeveränderung im Inneren des Rohlings an der Grenze zwischen einer bezüglich des Gefüges veränderten Randzone und dem verbleibenden Gefüge des Schneidbelages, das nicht verändert wurde. Dadurch soll es möglich sein, den in der Regel gesinterten Rohling in einem Arbeitsgang so zu bearbeiten, dass die Arbeitsfläche geformt wird und ein nachgelagertes Schärfen der Arbeitsfläche nicht erforderlich ist. Vielmehr soll der Rohling ohne weitere Bearbeitung eingesetzt werden können. European patent EP 3 195 978 B1 describes alternative methods for producing tools for cutting with a geometrically undefined cutting edge, the cutting grains being bound in a bond and the tool having at least one working surface. In the method, starting from a blank of the tool, the shape and/or the position of the working surface are determined by a locally limited structural change in the bond. After the structural change has been produced, the later working surface lies on the inside of the blank at the border between an edge zone whose structure has changed and the remaining structure of the cutting layer, which has not been changed. This should make it possible to process the usually sintered blank in one operation in such a way that the working surface and a downstream one are formed Sharpening the work surface is not required. Rather, the blank should be able to be used without further processing.
AUFGABE UND LÖSUNG TASK AND SOLUTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Honleiste bereitzustellen, deren Verwendung es ermöglicht, dass ein damit ausgestattetes Honwerkzeug bereits nach einer kurzen Einlaufphase Bohrungen mit hoher Honqualität erzeugen kann. Es ist eine weitere Aufgabe, ein mit vertretbarem Aufwand effizient durchführbares Verfahren zur Herstellung einer solchen Honleiste und ein mit mindestens einer solchen Honleiste ausgestattetes Honwerkzeug bereitzustellen. The object of the invention is to provide a honing stone, the use of which enables a honing tool equipped with it to produce bores with a high honing quality after just a short run-in phase. A further object is to provide a method for producing such a honing stone that can be carried out efficiently with reasonable effort and a honing tool equipped with at least one such honing stone.
Zur Lösung dieser Aufgaben stellt die Erfindung eine Honleiste mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Honleiste mit den Merkmalen von Anspruch 8 sowie ein Honwerkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 12 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. To solve these problems, the invention provides a honing stone with the features of claim 1, a method for producing such a honing stone with the features of claim 8, and a honing tool with the features of claim 12. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated into the description by reference.
Eine erfindungsgemäße Honleiste ist dafür vorgesehen, in ein Honwerkzeug eingesetzt und in dem Honwerkzeug zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung verwendet zu werden. Die Honleiste weist einen Schneidbelagträger auf, der an einer Außenseite einen Schneidbelag trägt, welcher innerhalb einer Bindung gebundene Schneidkörner und eine abrasive Arbeitsfläche zum Eingriff an der Innenfläche der Bohrung aufweist. Der Schneidbelag enthält eine Vielzahl von Schneidkörnern, die in der Regel homogen innerhalb der Bindung verteilt sind. A honing stick according to the invention is intended to be inserted into a honing tool and to be used in the honing tool for machining the inner surface of a bore. The honing stone has a cutting layer carrier, which carries a cutting layer on an outer side, which has cutting grains bound within a bond and an abrasive working surface for engaging on the inner surface of the bore. The cutting layer contains a large number of cutting grains, which are usually distributed homogeneously within the bond.
Bei der Bindung kann es sich beispielsweise um eine metallische Bindung oder um eine keramische Bindung handeln. Die Schneidkörner können je nach beabsichtigter Anwendung der Honleiste beispielsweise Diamantkörner oder Körner aus kubischem Bornitrid sein, gegebenenfalls auch Schneidkörner aus Siliciumcarbid (SiC) oder Korund (Aluminiumoxid). Typische mittlere Korngrößen können beispielsweise im Bereich von 5 pm bis 251 pm, insbesondere im Bereich von 10 pm bis 126 pm, liegen. The bond can be a metallic bond or a vitrified bond, for example. Depending on the intended application of the honing stone, the cutting grains can be, for example, diamond grains or grains of cubic boron nitride, optionally also cutting grains of silicon carbide (SiC) or corundum (aluminum oxide). Typical mean particle sizes can be, for example, in the range from 5 μm to 251 μm, in particular in the range from 10 μm to 126 μm.
Die Honleiste definiert eine Längsrichtung, die im betriebsfertig montierten Zustand des Honwerkzeugs bei der Honoperation im Wesentlichen parallel zur Werkzeugachse und zur Bohrungsachse der bearbeiteten Bohrung ausgerichtet ist. Senkrecht zur Längsrichtung verläuft die Breitenrichtung, die im betriebsfertig montierten Zustand im Wesentlichen senkrecht zur Werkzeugachse verläuft. Die Arbeitsfläche, die sich bei bestimmungsgemäßer Nutzung des mit der Honleiste ausgestatteten Honwerkzeugs an der der Bohrungsinnenwand zugewandten Seite des Schneidbelags befindet, erstreckt sich in der Breitenrichtung zwischen einer ersten Seitenfläche und einer zweiten Seitenfläche des Schneidbelags bzw. einem ersten und einem zweiten Seitenrand. Die Seitenränder sind diejenigen linienförmigen Bereiche, in denen die Arbeitsfläche in die Seitenflächen übergeht. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch der in das Honwerkzeug eingebauten Honleiste eilt einer der Seitenränder dem anderen Seitenrand bei der Drehung des Honwerkzeugs voraus, die Seitenränder sind also in Umfangsrichtung der Bohrung gegeneinander versetzt. The honing stick defines a longitudinal direction which, when the honing tool is assembled ready for operation, is aligned essentially parallel to the tool axis and to the bore axis of the machined bore during the honing operation. The width direction runs perpendicular to the longitudinal direction, which in the fully assembled state is essentially perpendicular to the tool axis runs. The working surface, which is located on the side of the cutting surface facing the inner wall of the bore when the honing tool equipped with the honing stone is used as intended, extends in the width direction between a first side surface and a second side surface of the cutting surface or a first and a second side edge. The side edges are the linear areas where the work surface merges into the side surfaces. When the honing stone built into the honing tool is used as intended, one of the side edges precedes the other side edge as the honing tool rotates, ie the side edges are offset relative to one another in the circumferential direction of the bore.
Gemäß einer Formulierung der Erfindung hat die Arbeitsfläche eine generell konvexe makroskopische Gestaltung in dem Sinne, dass ein mittlerer Bereich zwischen den Seitenflächen bzw. Seitenrändern in Bezug auf eine durch die Seitenränder aufgespannte gemeinsame Ebene nach außen, also weg vom Schneidbelagträger, vorsteht. Die makroskopische Gestalt der Arbeitsfläche ist gekennzeichnet durch wenigstens zwei makroskopisch ebene Facetten unterschiedlicher Orientierung, die entlang von in Längsrichtung verlaufenden Kanten in eine benachbarte Facette oder an einem Seitenrand in eine Seitenfläche übergehen. Benachbarte Facetten bilden an der eingeschlossenen Kante einen Innenwinkel von weniger als 180°. Der Innenwinkel kann z.B. im Bereich von 150° bis 179° liegen. According to one formulation of the invention, the working surface has a generally convex macroscopic configuration in the sense that a central region between the side surfaces or side edges projects outwards, i.e. away from the cutting layer carrier, with respect to a common plane spanned by the side edges. The macroscopic shape of the work surface is characterized by at least two macroscopically planar facets of different orientation, which merge into an adjacent facet along edges running in the longitudinal direction or into a side surface at one side edge. Adjacent facets form an interior angle of less than 180° at the included edge. For example, the interior angle may be in the range of 150° to 179°.
Es hat sich gezeigt, dass derartige Honleisten sehr schnell nach Beginn der Einlaufphase eine ausreichend gute Honqualität liefern, da sich die makroskopische Gestalt der Arbeitsfläche aufgrund der zunächst vorliegenden facettierten Makroform sehr schnell an die gekrümmte Form der Innenfläche der Bohrung angleicht. Derzeit wird dieser überraschende Effekt so verstanden, dass die am Anfang noch facettierte Arbeitsfläche bei radialer Zustellung der Honleiste zunächst nur entlang von einer oder mehreren längs verlaufenden Kanten in Kontakt mit der Bohrungsinnenfläche tritt. Aufgrund des mehr oder weniger linienförmigen Kontakts ergibt sich im Bereich der Kanten eine hohe Flächenpressung und entsprechend hoher Verschleiß am Schneidbelag, so dass sich die Makroform der Arbeitsfläche ausgehend von den Kanten in beide Umfangsrichtungen sehr schnell an die gekrümmte Form der Bohrungsinnenfläche angleicht. Dadurch stellt sich zügig über die gesamte Breite zwischen den Seitenrändern ein kompletter Flächenkontakt zwischen Arbeitsfläche und Bohrungsinnenfläche ein. It has been shown that such honing sticks provide a sufficiently good honing quality very quickly after the start of the running-in phase, since the macroscopic shape of the working surface adapts very quickly to the curved shape of the inner surface of the bore due to the initially faceted macro shape. At present, this surprising effect is understood in such a way that the working surface, which is still faceted at the beginning, comes into contact with the bore inner surface only along one or more longitudinal edges when the honing stone is advanced radially. Due to the more or less linear contact, there is high surface pressure in the area of the edges and correspondingly high wear on the cutting surface, so that the macro shape of the working surface, starting from the edges in both circumferential directions, adapts very quickly to the curved shape of the inner surface of the bore. As a result, complete surface contact between the work surface and the inner surface of the hole is quickly established over the entire width between the side edges.
Diese Vorteile im Einlaufverhalten sind auf relativ einfache und entsprechend kostengünstige Weise erzielbar, da die Erzeugung makroskopisch ebener Facetten an einem Schneidbelag herstellungstechnisch einfacher und kostengünstiger realisierbar ist als beispielsweise die Erzeugung von zylindrisch gekrümmten Arbeitsflächen beim Rundschleifen. These advantages in running-in behavior can be achieved in a relatively simple and correspondingly cost-effective manner, since the production of macroscopically planar facets on a cutting layer is simpler and cheaper to produce in terms of production technology than, for example, the production of cylindrically curved work surfaces during cylindrical grinding.
Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass der Durchmesserbereich um einen Nenndurchmesser, für den eine Honleiste mit facettierter Arbeitsfläche eingesetzt werden kann, vergleichsweise größer ist als der Durchmesserbereich, der sich von einer bereits zylindrisch gekrümmt vorbearbeiteten Arbeitsfläche gut abdecken lässt. Honleisten gemäß der beanspruchten Erfindung zeichnen sich somit durch relativ einfache und kostengünstige Herstellbarkeit, eine schnelle Anpassung an die zu bearbeitende Bohrungsfläche sowie eine gewisse Toleranz hinsichtlich des Bohrungsdurchmessers aus. Another advantage is that the diameter range around a nominal diameter for which a honing stone with a faceted working surface can be used is comparatively larger than the diameter range that can be easily covered by a working surface that has already been cylindrically curved. Honing stones according to the claimed invention are thus characterized by being relatively easy and inexpensive to manufacture, quick adaptation to the bore surface to be machined and a certain tolerance with regard to the bore diameter.
Es kann ausreichen, wenn die Arbeitsfläche zwischen den Seitenflächen bzw. den Seitenrändern nur genau zwei Facetten hat, so dass die Arbeitsfläche eine Dachform einnimmt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele haben mehr als zwei Facetten, beispielsweise drei, vier, fünf oder sechs Facetten. Dadurch kann eine kontinuierlich gekrümmte Fläche besser angenähert werden. It can be sufficient if the work surface has only exactly two facets between the side surfaces or the side edges, so that the work surface assumes a roof shape. Preferred embodiments have more than two facets, such as three, four, five, or six facets. As a result, a continuously curved surface can be better approximated.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Arbeitsfläche genau drei Facetten aufweist. Diese Anzahl stellt einen guten Kompromiss zwischen einer guten Anpassungsfähigkeit an den Bohrungsinnendurchmesser einerseits und einfacher Fertigung andererseits dar. It has turned out to be particularly advantageous if the work surface has exactly three facets. This number represents a good compromise between good adaptability to the inside diameter of the bore on the one hand and simple production on the other.
Bei manchen Ausführungsformen weisen die Facetten im Wesentlichen gleiche Breiten auf. Eine „im Wesentlichen gleiche Breite“ liegt vor, wenn sich die zu vergleichenden Breiten der Facetten um nicht mehr als ± 20 % unterscheiden. Dadurch ergeben sich besonders gleichmäßige Verteilungen der Anpressdrücke in den Kantenbereichen und eine entsprechende gleichmäßige Angleichung während der Einlaufphase. In some embodiments, the facets have substantially equal widths. A "substantially equal width" is given when the widths of the facets to be compared do not differ by more than ± 20%. This results in a particularly even distribution of the contact pressures in the edge areas and a correspondingly even adjustment during the running-in phase.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Facetten derart dimensioniert, dass die Seitenränder und die mindestens eine Kante zwischen Facetten auf einer gemeinsamen Zylinderfläche liegen, die einen Krümmungsradius aufweist, der im Wesentlichen einem Nennradius der später zu bearbeitenden Bohrung entspricht. Dadurch kann erreicht werden, dass gleich zu Beginn sowohl die Kanten, die sich an den Seitenrändern zwischen Seitenfläche und seitlicher Facette bilden, als auch die zwischenliegenden Kanten (eine oder mehrere) mehr oder weniger gleichzeitig unter ähnlichen Anpressbedingungen an der Bohrungsinnenwand anlegen, wodurch die Gestaltänderung in der Einlaufphase von Beginn an günstig über alle Kanten verteilt wird. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist an der Arbeitsfläche die Bindung gegenüber freiliegenden Teilen der Schneidkörner zurückgesetzt, so dass ein Kornüberstand vorliegt. Die Facetten sind somit von Anfang an schneidfreudig, auch während der Einlaufphase. According to one development, the facets are dimensioned such that the side edges and the at least one edge between facets lie on a common cylindrical surface that has a radius of curvature that essentially corresponds to a nominal radius of the borehole to be machined later. In this way it can be achieved that right at the beginning both the edges that form on the side edges between the side surface and the side facet and the edges in between (one or more) rest more or less simultaneously under similar pressing conditions on the inner wall of the bore, which causes the change in shape is distributed favorably over all edges right from the start in the running-in phase. In preferred exemplary embodiments, the bond is set back on the working surface in relation to exposed parts of the cutting grains, so that there is a grain protrusion. The facets are therefore ready to cut right from the start, even during the running-in phase.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer solchen Honleiste wird zunächst ein Honleisten- Rohling bereitgestellt, der einen Schneidbelagträger aufweist, der an einer Außenseite einen Schneidbelag trägt, welcher innerhalb einer Bindung gebundene Schneidkörner aufweist. An dem Schneidbelag wird dann eine zum Eingriff an der Innenfläche der Bohrung vorgesehene abrasive Arbeitsfläche erzeugt. Diese erstreckt sich, wie oben erwähnt, in Breitenrichtung betrachtet zwischen einem ersten und einem zweiten Seitenrand bzw. zwischen den Seitenflächen des Schneidbelags. Die Arbeitsfläche wird derart erzeugt, dass sie eine generell konvexe Gestalt mit wenigstens zwei Facetten erhält, die entlang von in Längsrichtung verlaufenden Kanten zu einer benachbarten Facette oder eine Seitenfläche übergehen. In a method for producing such a honing stone, a honing stone blank is first provided, which has a cutting surface carrier which carries a cutting surface on an outside, which has cutting grains bound within a bond. An abrasive working surface intended for engagement with the inner surface of the bore is then produced on the cutting layer. As mentioned above, viewed in the width direction, this extends between a first and a second side edge or between the side surfaces of the cutting surface. The work surface is created to have a generally convex shape with at least two facets merging along longitudinal edges to an adjacent facet or face.
Die Facetten könnten bereits bei der Herstellung des Schneidbelags erzeugt werden, beispielsweise beim Sintern eines gesinterten Schneidbelags durch entsprechende Formgebung einer Form. The facets could already be produced during the production of the cutting layer, for example during the sintering of a sintered cutting layer by appropriate shaping of a mold.
Vorzugsweise werden jedoch die Facetten ausgehend von einem Rohzustand des Schneidbelags durch lokalen Materialabtrag erzeugt. Meist werden Rohlinge verwendet, bei denen ein Schneidbelag konstanter Dicke auf einer ebenen Außenseite des Schneidbelagträgers aufgebracht ist, so dass der Honleisten-Rohling insgesamt eine rechteckige Querschnittsform hat, bevor am Schneidbelag die Facetten durch lokal ungleichen Materialabtrag erzeugt werden. However, the facets are preferably produced by local material removal starting from a raw state of the cutting layer. In most cases, blanks are used in which a cutting layer of constant thickness is applied to a flat outer side of the cutting layer carrier, so that the honing stone blank has a rectangular cross-sectional shape overall before the facets are produced on the cutting layer by locally unequal material removal.
Bei bevorzugten Ausführungsformen werden die Facetten am Schneidbelag des Honleisten- Rohlings mittels Planschleifen erzeugt, insbesondere durch Stirnschleifen. Beim Stirnschleifen ergibt sich ein besonders gleichmäßiger Verschleiß des Stirnschleifwerkzeugs, so dass hohe Stückzahlen ohne erneutes Abrichten des Schleifwerkzeugs bearbeitet werden können. Als Schleifwerkzeug kann beispielsweise eine Topfscheibe verwendet werden. In preferred embodiments, the facets on the cutting surface of the honing stone blank are produced by surface grinding, in particular face grinding. Face grinding results in a particularly even wear of the face grinding tool, so that large quantities can be processed without having to dress the grinding tool again. A cup wheel, for example, can be used as the grinding tool.
In vielen Fällen wird zur Erzeugung der Facetten ein Planschleifwerkzeug mit Diamant- Schneidkörnern verwendet, die beispielsweise in einer metallischen Matrix gebunden sein können. Solche Schleifwerkzeuge zeichnen sich unter anderem durch hohe Standzeiten aus und können viele unterschiedliche Schneidbelag-Typen materialabtragend bearbeiten. Vorzugsweise umfasst die Herstellung der Honleiste auch ein Zurücksetzen der Bindung an der Arbeitsfläche an den Facetten. Die Erzeugung der Arbeitsfläche wird dabei vorzugsweise in zwei aufeinanderfolgenden Stufen erreicht. Dabei werden in einem ersten Schritt im Wesentlichen ebene Facetten ohne Kornüberstand erzeugt, bevor danach in einem zweiten Schritt die Bindung an den Facetten in einer Rücksetzoperation gegenüber den Schneidkörnern zurückgesetzt wird. In many cases, a surface grinding tool with diamond cutting grains, which can be bonded in a metallic matrix, for example, is used to produce the facets. Such grinding tools are characterized, among other things, by a long service life and can process many different types of cutting layers in a material-removing manner. Preferably, the manufacture of the honing stone also includes resetting the bond on the work surface at the facets. The creation of the work surface is preferably achieved in two successive stages. In a first step, essentially planar facets without grain overhang are produced, before the bond on the facets is reset in a second step in relation to the cutting grains in a reset operation.
Für die Rücksetzoperation kann ein Planschleifwerkzeug mit einem Schneidbelag verwendet werden, dessen Schneidkörner zwar härter als die Bindung des Schneidbelags der Honleiste sind, die Schneidkörner des Schneidbelags der Honleiste aber nicht schneiden können. For the resetting operation, a face grinding tool with a cutting surface can be used, the cutting grains of which are harder than the bond of the cutting surface of the honing stone, but cannot cut the cutting grains of the cutting surface of the honing stone.
Die Erfindung betrifft auch ein Honwerkzeug, welches mindestens eine Honleiste der hier beschriebenen Art aufweist. The invention also relates to a honing tool which has at least one honing stone of the type described here.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Further advantages and aspects of the invention result from the claims and from the description of exemplary embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Einleisten-Honwerkzeugs mit einer eingesetzten Honleiste vor der Einlaufphase; 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a single-stick honing tool with an inserted honing stick before the running-in phase;
Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Schneidbereich des Honwerkzeugs und durch die Honleiste; 2 shows a schematic cross-section through the cutting area of the honing tool and through the honing stone;
Fig. 3 zeigt eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung eines senkrecht zur Längsrichtung der Honleiste geführten Querschnitts durch die Honleiste; 3 shows a schematic representation, not true to scale, of a cross section through the honing stone, taken perpendicularly to the longitudinal direction of the honing stone;
Fig. 4A , 4B, 4C zeigen verschiedenen Phasen der Herstellung der Honleiste. 4A, 4B, 4C show different phases of the manufacture of the honing stone.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
In der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden aus Gründen der Übersichtlichkeit identische oder ähnliche Merkmale in allen gezeigten Beispielen jeweils mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. ln Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Honwerkzeugs 100 parallel zu der Werkzeugachse (Rotationsachse) 112 des Honwerkzeugs gezeigt. Das Honwerkzeug ist als Einleisten-Honwerkzeug ausgeführt, hat also nur eine einzige Honleiste 200. Andere Ausführungsformen haben mehrere über den Umfang verteilte Honleisten, z.B. zwei, drei oder vier (Mehrleisten-Honwerkzeug). Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Schneidbereich mit der Honleiste. In the following description of exemplary embodiments, identical or similar features are denoted by the same reference symbols in all examples shown for reasons of clarity. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a honing tool 100 parallel to the tool axis (axis of rotation) 112 of the honing tool. The honing tool is designed as a single-bar honing tool, ie it has only a single honing bar 200. Other embodiments have a plurality of honing bars distributed over the circumference, for example two, three or four (multi-bar honing tool). 2 shows a schematic cross section through the cutting area with the honing stone.
Das Honwerkzeug 100 hat einen aus Stahl oder Hartmetall gefertigten Werkzeugkörper 110 in Form eines beidseitig offenen Rohres mit einer relativ großen Wandstärke. Ein Endabschnitt des Werkzeugkörpers ist in eine zylindrische Aufnahmeöffnung eines Werkzeugschafts 120 drehfest eingeführt und dort mit Hilfe einer Halteschraube 122 fixiert. Der Werkzeugschaft 120 dient zur Ankopplung des Honwerkzeugs an die Honspindel einer Werkzeugmaschine. Werkzeugschaft und Werkzeugkörper können auch auf andere Weise lösbar oder unlösbar miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Einklemmen, durch Löten o. dgl. The honing tool 100 has a tool body 110 made of steel or hard metal in the form of a tube that is open on both sides and has a relatively large wall thickness. An end section of the tool body is inserted into a cylindrical receiving opening of a tool shank 120 in a rotationally fixed manner and is fixed there with the aid of a retaining screw 122 . The tool shank 120 is used to couple the honing tool to the honing spindle of a machine tool. Tool shank and tool body can also be detachably or non-detachably connected to one another in other ways, for example by clamping, by soldering or the like.
In einem dem Werkzeugschaft gegenüberliegenden freien Endabschnitt des Werkzeugskörpers befindet sich der Schneidbereich des Honwerkzeugs, der für die Honbearbeitung in das Innere einer zur bearbeiteten Bohrung 195 in einem Werkstück 190 eingeführt wird, um die Bohrungsinnenfläche 192 zu honen. Die Bohrung hat einen Nenndurchmesser D, der z.B. im Bereich von 10 mm bis 40 mm liegen kann, ggf. aber auch darüber oder darunter. The cutting area of the honing tool is located in a free end section of the tool body opposite the tool shank. The bore has a nominal diameter D, which can be, for example, in the range from 10 mm to 40 mm, but it can also be larger or smaller if necessary.
Der Werkzeugkörper 110 weist im Schneidbereich eine vom Inneren des Werkzeugkörpers nach außen durchgehende, rechteckförmige Honleistenaufnahmeöffnung 140 auf, in der beim zusammengebauten Honwerkzeug die Honleiste 200 passgenau und radial verschiebbar aufgenommen ist. In the cutting area, the tool body 110 has a rectangular honing stone receiving opening 140 that extends outwards from the interior of the tool body and in which the honing stone 200 is accommodated with a precise fit and in a radially displaceable manner when the honing tool is assembled.
Die Honleiste 200 hat in ihrer parallel zur Werkzeugachse 112 verlaufenden Längsrichtung L eine Länge, die größer ist als die Breite, die in der Breitenrichtung B gemessen wird, welche senkrecht zur Längsrichtung L und zur Radialrichtung R verläuft. Es ist auch möglich, dass die axiale Länge einer Holleiste kürzer ist als die in Umfangsrichtung oder Breitenrichtung gemessene Breite. In its longitudinal direction L running parallel to the tool axis 112 , the honing stone 200 has a length that is greater than the width measured in the width direction B, which runs perpendicular to the longitudinal direction L and to the radial direction R. It is also possible for the axial length of a hollow strip to be shorter than the width measured in the circumferential or widthwise direction.
An der der Honleistenaufnahmeöffnung 140 gegenüberliegenden Seite sind am Werkzeugkörper zwei um etwa 90° gegeneinander umfangsversetzte Führungsleisten 180, 181 aus Hartmetall, Sintermetall oder einem anderen harten, zum Beispiel keramischen, Werkstoff angebracht. Diese sind dafür ausgebildet, sich mit ihren glatt polierten, gekrümmten Außenflächen an der Innenwand der zu honenden Bohrung abzustützen. Die Führungsleisten können eine z.B. aus Diamant bestehende Beschichtung tragen, die eine verschleißfeste Außenfläche bildet. On the side opposite the honing stone receiving opening 140, two guide strips 180, 181 made of hard metal, sintered metal or another hard material, for example ceramic, are attached to the tool body and are circumferentially offset by approximately 90°. These are designed to support themselves with their smoothly polished, curved outer surfaces on the inner wall of the bore to be honed. The guide rails can have a coating made of diamond, for example, which forms a wear-resistant outer surface.
Die insgesamt plattenförmige Honleiste 200 hat einen plattenförmigen, häufig auch als Tragleiste bezeichneten Schneidbelagträger 202 aus Stahl, an dessen ebener, radialer Außenseite 204 ein Schneidbelag 210 aufgebracht ist, der die in einer Bindung 213 gebundenen Schneidstoffkörner 215 hält. Der Schneidbelag des Beispiels weist Diamantschneidkörner auf, die in einer metallischen Bindung (z.B. aus einer Bronzelegierung) gebunden sind. Der Schneidbelag 210 ist im Beispielsfall auf den Schneidbelagträger 202 aufgesintert, kann aber bei anderen Ausführungsformen auch aufgeklebt oder aufgelötet oder durch Nieten oder Schrauben am Schneidbelagträger befestigt sein. Eine Honleiste kann auch durch einen einstückigen Sinterkörper gebildet sein. An der radialen Außenseite des Schneidbelags 210 befindet sich eine abrasive Arbeitsfläche 220, die zum Eingriff an der Innenfläche der Bohrung vorgesehen ist. The overall plate-shaped honing stone 200 has a plate-shaped cutting layer carrier 202 made of steel, often also referred to as a supporting strip, on whose flat, radial outside 204 a cutting layer 210 is applied, which holds the cutting material grains 215 bound in a bond 213 . The cutting layer of the example has diamond cutting grains bound in a metallic bond (e.g. made of a bronze alloy). In the example, the cutting layer 210 is sintered onto the cutting layer carrier 202, but in other embodiments it can also be glued or soldered on or fastened to the cutting layer carrier by rivets or screws. A honing stone can also be formed by a one-piece sintered body. On the radially outer side of the cutting pad 210 is an abrasive working surface 220 intended to engage the inner surface of the bore.
Die radiale Innenseite des Schneidbelagträgers 202 hat eine ebene Schrägfläche 216, die mit einer komplementären ebenen Schrägfläche am unteren Ende einer im Werkzeugkörper geführten Zustellstange 130 nach Art eines Keilantriebs derart zusammenwirkt, dass die Honleiste 200 innerhalb der Honleistenaufnahmeöffnung 140 radial nach außen gedrückt wird, wenn die Zustellstange durch den in der Honmaschine untergebrachten Zustellantrieb in Richtung des Schneidbereichs des Honwerkzeugs gedrückt wird. The radial inner side of cutting pad carrier 202 has a flat inclined surface 216 which interacts with a complementary flat inclined surface on the lower end of an infeed rod 130 guided in the tool body in the manner of a wedge drive in such a way that honing stone 200 is pressed radially outwards within honing stone receiving opening 140 when the The feed rod is pushed in the direction of the cutting area of the honing tool by the feed drive housed in the honing machine.
Bei der Honbearbeitung soll das Honwerkzeug 100 mit der abrasiven Arbeitsfläche 220 in ständiger Flächenberührung zur Innenfläche 192 der Bohrung 195 stehen. Bei einem gut eingelaufenen Honwerkzeug ist daher die abrasive Arbeitsfläche im Wesentlichen zylindrisch gekrümmt und hat einen Krümmungsradius, der im Wesentlichen dem Innenradius der bearbeiteten Bohrung entspricht. During honing, the honing tool 100 with the abrasive working surface 220 should be in constant surface contact with the inner surface 192 of the bore 195 . In the case of a well-run-in honing tool, the abrasive working surface is therefore essentially cylindrically curved and has a radius of curvature which essentially corresponds to the inner radius of the machined bore.
Bei dem Honwerkzeug 100 ist dies jedoch noch nicht der Fall. Es handelt sich um ein Honwerkzeug, das mit einer neu hergestellten oder neu wiederaufbereiteten Honleiste 200 ausgestattet ist, mit der noch keine Honoperation durchgeführt worden ist. Bei dem Honwerkzeug kann es sich also um ein Neuwerkzeug oder um ein gebrauchtes Honwerkzeug handeln, das mit einer neuen bzw. frischen Honleiste 200 bestückt ist. However, this is not yet the case with the honing tool 100 . It is a honing tool equipped with a newly manufactured or reconditioned honing stone 200 that has not yet undergone a honing operation. The honing tool can therefore be a new tool or a used honing tool that is fitted with a new or fresh honing stone 200 .
Die Honleiste 200 zeichnet sich durch Besonderheiten aus, die es ermöglichen, dass das Honwerkzeug bereits nach einer sehr kurzen Einlaufphase Gutteile mit hoher Honqualität der Bohrungsinnenfläche erzeugen kann. Zur Illustration zeigt Fig. 3 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Darstellung eines senkrecht zur Längsrichtung L der Honleiste geführten Querschnitts durch die Honleiste 200. Der Schneidbelag 210 ist auf die ebene radiale Außenseite 204 des Schneidbelagträgers 202 entweder direkt oder unter Zwischenlage mindestens einer Zwischenschicht fest aufgebracht. Der Schneidbelag hat eine (mittlere) Dicke DS, die beispielsweise in der Größenordnung von 1 mm liegen kann. In der Breitenrichtung B wird der Schneidbelag durch Seitenflächen 212-1 , 212-2 begrenzt, die im gezeigten Beispielsfall bündig mit den Seitenflächen des plattenförmigen Schneidbelagträgers 202 verlaufen, so dass die Honleiste insoweit insgesamt eine Plattenform hat. The honing stick 200 is characterized by special features that enable the honing tool to produce good parts with high honing quality on the inner surface of the bore after a very short running-in phase. For illustration, Fig. 3 shows a schematic, not true-to-scale representation of a cross section perpendicular to the longitudinal direction L of the honing stone through the honing stone 200. The cutting coating 210 is firmly applied to the flat, radial outside 204 of the cutting coating carrier 202 either directly or with at least one intermediate layer in between. The cutting layer has a (mean) thickness DS, which can be of the order of 1 mm, for example. In the width direction B, the cutting layer is delimited by side faces 212-1, 212-2, which in the example shown are flush with the side faces of the plate-shaped cutting layer carrier 202, so that the honing stone has a plate shape overall.
Es gibt auch Varianten, bei denen der Schneidbelagträger breiter als der Schneidbelag ist. Beispielsweise kann in die breite Außenseite des Schneidbelagträgers mittig oder außermittig eine schmalere Nut eingefräst oder auf andere Weise erzeugt sein, in der der Schneidbelag aufgenommen ist. Dann befinden sich beidseits des Schneidbelags Stützkanten aus dem Material des Schneidbelagträgers. There are also variants in which the cutting pad carrier is wider than the cutting pad. For example, a narrower groove can be milled or produced in some other way in the middle or off-center of the wide outside of the cutting pad carrier, in which the cutting pad is accommodated. Then there are supporting edges made of the material of the cutting layer carrier on both sides of the cutting layer.
Die Arbeitsfläche 220 hat eine generell konvexe makroskopische Gestalt in der Weise, dass der Mittelbereich der Arbeitsfläche gegenüber den Randbereichen an den Seitenflächen in Radialrichtung R nach außen vorgewölbt ist. Die konvexe Gestalt ist jedoch nicht abgerundet, sondern facettiert. Konkret weist die Arbeitsfläche 220 drei jeweils makroskopisch ebene Facetten 230-1 , 230-2, 230-3 auf, die entlang von in Längsrichtung L verlaufenden Kanten (Längskanten) zu einer benachbarten Facette oder einem Seitenrand bzw. einer Seitenfläche übergehen. Die an die links erkennbare Seitenfläche 212-1 angrenzende erste Facette 230-1 schließt mit dieser Seitenfläche am Seitenrand einen Winkel von mehr als 90° ein und bildet mit dieser eine erste Kante 235-1. Eine zweite Facette 230-2, die parallel zur ebenen Außenseite 204 des Schneidbelagträgers 202 verläuft, schließt mit der ersten Facette 230-1 einen Innenwinkel IW von weniger als 180° ein und bildet gemeinsam mit diesem am Übergang eine zweite Kante 235-2. Auf der rechts erkennbaren Seite befindet sich eine dritte Facette 230-3, die im Bereich einer dritten Kante 235-3 zur zweiten Facette übergeht und mit dieser einen Innenwinkel von weniger als 180° einschließt. Die dritte Facette geht entlang einer vierten Kante 235-4 in die rechte Seitenfläche 212-2 bzw. den rechten Seitenrand über. The work surface 220 has a generally convex macroscopic shape such that the central portion of the work surface bulges outward in the radial direction R relative to the edge portions at the side surfaces. However, the convex shape is not rounded but faceted. Specifically, the work surface 220 has three macroscopically planar facets 230-1, 230-2, 230-3, which merge along edges running in the longitudinal direction L (longitudinal edges) to an adjacent facet or a side edge or a side surface. The first facet 230-1 adjoining the side surface 212-1 that can be seen on the left encloses an angle of more than 90° with this side surface at the side edge and forms a first edge 235-1 with it. A second facet 230-2, which runs parallel to the flat outside 204 of the cutting pad carrier 202, encloses an interior angle IW of less than 180° with the first facet 230-1 and together with this forms a second edge 235-2 at the transition. On the side that can be seen on the right, there is a third facet 230-3, which transitions to the second facet in the area of a third edge 235-3 and encloses an interior angle of less than 180° with it. The third facet merges into the right side surface 212-2 or the right side edge along a fourth edge 235-4.
An den Facettenoberflächen stehen die Schneidkörner über das Niveau der Bindung hinaus, es existiert also ein Kornüberstand, so dass die frisch präparierte, facettierte Arbeitsfläche vor allem auch im Bereich der Längskanten 235-1 etc. schneidfreudig ist. On the faceted surfaces, the cutting grains protrude beyond the level of the bond, so there is a grain protrusion, so that the freshly prepared, faceted work surface is easy to cut, especially in the area of the longitudinal edges 235-1 etc.
Die Größenverhältnisse sind nicht maßstäblich dargestellt. Abhängig von dem Nenndurchmesser, für den die Honleiste optimiert ist, sowie abhängig von der Anzahl der Facetten können die Innenwinkel IW beispielsweise in der Größenordnung zwischen 170° und 179° liegen, gegebenenfalls auch darüber oder darunter. Die in Breitenrichtung B gemessenen Breiten der Facetten sind etwa gleich groß, sie unterscheiden sich vorzugsweise um nicht mehr als ± 20 %. Bei einer ungeraden Anzahl von Facetten ist vorzugsweise eine mittlere Facette (hier die zweite Facette 230-2) vorgesehen, deren Facettenfläche parallel zur Außenfläche 204 des Schneidbelagträgers verläuft. Die zweite Facette kann durch die ursprüngliche Oberfläche des zunächst mit gleichmäßiger Schichtdicke DS aufgetragenen Schneidbelags gebildet sein oder durch paralleles Zurückversetzen demgegenüber bereits bearbeitet sein. The proportions are not shown to scale. Depending on the nominal diameter for which the honing stone is optimized, as well as depending on the number of Facets, the interior angles IW can be, for example, in the order of magnitude between 170° and 179°, optionally also above or below. The widths of the facets measured in width direction B are approximately the same size, they preferably differ by no more than ±20%. If there is an odd number of facets, a central facet (here the second facet 230-2) is preferably provided, the facet surface of which runs parallel to the outer surface 204 of the cutting pad carrier. The second facet can be formed by the original surface of the cutting layer initially applied with a uniform layer thickness DS, or it can already be machined by being set back in parallel.
Die Anzahl der Facetten und die Breiten der Facetten sind vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass die aus Schneidmaterial bestehenden Kanten im Wesentlichen auf einer gemeinsamen (mit gestrichelter Linie dargestellten) Zylinderfläche Z liegen, deren Krümmungsradius dem Nennradius der zu bearbeitenden Bohrung entspricht. Dadurch ist gewährleistet, dass die frische Honleiste bei erstmaliger Zustellung in Richtung Bohrungsinnenwand an allen Kanten (Längskanten) gleichzeitig an der Bohrungsinnenwand anliegt. In den Bereichen zwischen den Längskanten gibt es dagegen in Radialrichtung gesehen jeweils einen mehr oder weniger großen Spalt zwischen Facette und Bohrungsinnenwand. The number of facets and the widths of the facets are preferably coordinated in such a way that the edges consisting of cutting material essentially lie on a common cylindrical surface Z (shown with a dashed line) whose radius of curvature corresponds to the nominal radius of the bore to be machined. This ensures that the fresh honing stone rests against the inner wall of the bore on all edges (longitudinal edges) when it is first fed in the direction of the inner wall of the bore. In contrast, in the areas between the longitudinal edges, viewed in the radial direction, there is in each case a more or less large gap between the facet and the inner wall of the bore.
Die facettierte Geometrie der abrasiven Arbeitsfläche 220 ermöglicht kurze Einlaufzeiten, bevor die Honleiste an ihrer Arbeitsfläche in vollem großflächigem Eingriff mit der Bohrungsinnenwand steht. Dabei stehen zu Beginn der Einlaufphase nur die Längskanten in Kontakt mit der Bohrungsinnenwand. Aufgrund der daraus resultierenden großen Flächenpressung ist der Verschleiß am Schneidbelag in den Kantenbereichen am größten, so dass sich die Kanten schnell verrunden und die verrundeten Bereiche benachbarter Kanten sich einander schnell annähern, bis die Facetten verschwinden und eine durchgängig im Wesentlichen zylindrisch gekrümmte Arbeitsfläche entsteht. Somit können Honwerkzeuge, die mit derartigen Honleisten ausgestattet sind, nach kürzester Zeit produktiv arbeiten, so dass kein oder kaum Ausschuss am bearbeiteten Werkstück entsteht. The faceted geometry of the abrasive working surface 220 enables short run-in times before the honing stone is in full, large-area engagement with the inner wall of the bore on its working surface. At the beginning of the running-in phase, only the longitudinal edges are in contact with the inner wall of the bore. Due to the resulting high surface pressure, the wear on the cutting surface is greatest in the edge areas, so that the edges quickly round off and the rounded areas of adjacent edges quickly approach one another until the facets disappear and a consistently cylindrically curved working surface is created. Thus, honing tools that are equipped with such honing stones can work productively after a very short time, so that there is little or no scrap on the machined workpiece.
Frische Honleisten der hier beschriebenen Art lassen sich in einem relativ einfach und kostengünstig realisierbaren Herstellungsprozess mit präzise vorgebbarer Geometrie herstellen. Ein beispielhafter Herstellungsprozess wird anhand von Fig. 4A bis 4C erläutert. Fresh honing stones of the type described here can be produced in a relatively simple and cost-effective manufacturing process with a geometry that can be specified precisely. An exemplary manufacturing process is explained with reference to FIGS. 4A to 4C.
Zunächst wird ein Honleisten-Rohling hergestellt, bei dem auf die ebene Außenseite eines plattenförmigen Schneidbelagträgers 202 ein Schneidbelag 220 mit konstanter Schichtdicke aufgebracht wird, beispielsweise durch Sintern. Dann werden ausgehend von der mehr oder weniger ebenen Außenfläche des Schneidbelags Facetten angebracht, die zu der gewünschten facettierten Makroform führen. Im Beispielsfall wird dazu ein Planschleifverfahren mithilfe einer Topfscheibe 300 eingesetzt, die um eine Drehachse 302 rotierend angetrieben wird und mit Diamantschneidmittel besetzt ist. Die senkrecht zur Drehachse orientierte Stirnfläche 305 steht in Schleifeingriff mit dem Schneidbelag (Stirnschleifen). Im Fall des hier beschriebenen Drittelschliffs wird zunächst eine der seitlichen Facetten (erste oder dritte Facette) erzeugt, danach werden das Schleifwerkzeug und die Honleiste so relativ zueinander verkippt, dass die andere Facettenfläche (dritte oder erste Facette) durch Planschleifen erzeugt wird. Je nach Vorbearbeitungsqualität kann die mittlere Facette (zweite Facette) unbearbeitet stehen bleiben oder aber ebenfalls durch Planschleifen nachbearbeitet werden, so dass alle Facetten im Wesentlichen die gleiche Oberflächenqualität haben. First, a honing stone blank is produced, in which a cutting coating 220 with a constant layer thickness is applied to the flat outside of a plate-shaped cutting coating carrier 202, for example by sintering. Then starting from the more or less flat outer surface of the cutting layer facets attached, which lead to the desired faceted macro shape. In the example, a surface grinding method is used for this purpose using a cup wheel 300, which is driven to rotate about an axis of rotation 302 and is fitted with diamond cutting means. The face 305 oriented perpendicularly to the axis of rotation is in grinding engagement with the cutting surface (face grinding). In the case of the third cut described here, one of the side facets (first or third facet) is first produced, then the grinding tool and the honing stone are tilted relative to one another in such a way that the other facet surface (third or first facet) is produced by face grinding. Depending on the pre-machining quality, the middle facet (second facet) can remain unmachined or it can also be reworked by surface grinding, so that all facets essentially have the same surface quality.
Im Beispielsfall sind die Schneidkörner des Planschleifwerkzeugs 300 härter als die Schneidkörner 215 im Schneidbelag der Honleiste, so dass Schneidkörner des Schneidbelags wenigstens teilweise mit abgetragen werden und eine makroskopisch ebene Schleifoberfläche mit teilweise angeschnittenen Schneidkörnern entsteht. In the example, the cutting grains of the surface grinding tool 300 are harder than the cutting grains 215 in the cutting layer of the honing stone, so that cutting grains of the cutting layer are at least partially removed and a macroscopically flat grinding surface with partially cut cutting grains is created.
In einem zweiten Prozessschritt wird dann die Bindung gegenüber den Schneidkörnern mechanisch zurückgesetzt (vgl. Fig. 4C). Die Honleiste bleibt hierzu in der gleichen Aufspannung, muss also nicht umgespannt werden. Anstelle der Diamant-Topfscheibe wird allerdings ein Planschleifwerkzeug mit Siliciumcarbid-Schleifmittel verwendet, welches zwar die Bindung zurücksetzen kann, die härteren Schneidkörner jedoch unverletzt lässt. Die Zustellung des Schleifwerkzeugs wird so gewählt, dass ein Gleichgewicht zwischen Abtrag am Schneidbelag der Honleiste und Verschleiß an der Schleifscheibe entsteht. Nach dem Zurücksetzen der Bindung ist die Honleiste einsatzfertig. In a second process step, the bond is then mechanically set back in relation to the cutting grains (cf. FIG. 4C). The honing stone remains in the same clamping position, so it does not have to be re-clamped. Instead of the diamond cup wheel, however, a surface grinding tool with silicon carbide abrasive is used, which can reset the bond but leaves the harder cutting grains unharmed. The infeed of the grinding tool is selected in such a way that there is a balance between abrasion on the cutting surface of the honing stone and wear on the grinding wheel. After resetting the binding, the honing stone is ready for use.
Es gibt zahlreiche Varianten. Die Anzahl der Facetten ist nicht auf drei beschränkt, es können beispielsweise auch nur zwei Facetten vorgesehen sein, so dass die abrasive Arbeitsfläche zunächst eine Dachform hat. Auch mehr als drei Facetten können vorgesehen sein, z.B. vier oder fünf Facetten. Dies kann vorteilhaft sein, um eine noch schnellere Einlaufphase zu erzielen, muss jedoch abgewogen werden mit einem etwas längeren Herstellprozess. Weiterhin ist es nicht zwingend notwendig, dass die Facetten alle im Wesentlichen die gleiche Breite haben. Es können auch Facetten mit ungleichen Breiten erzeugt werden. In der Regel ist jedoch die facettierte Oberfläche im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene, die in Breitenrichtung zwischen den Breitseiten der Honleiste liegt. Das Konzept der Erfindung ist bei unterschiedlichen Schneidbelag-Typen nutzbar, beispielsweise bei Schneidbelägen mit metallischer Bindung oder keramischer Bindung oder mit Kunstharz-Bindung. There are numerous variants. The number of facets is not limited to three; only two facets can be provided, for example, so that the abrasive working surface initially has a roof shape. More than three facets can also be provided, for example four or five facets. This can be beneficial to achieve an even faster break-in period, but has to be traded off against a slightly longer manufacturing process. Furthermore, it is not absolutely necessary that the facets all have essentially the same width. Facets with unequal widths can also be created. As a rule, however, the faceted surface is essentially mirror-symmetrical to a plane of symmetry that lies between the broad sides of the honing stone in the width direction. The concept of the invention can be used with different types of cutting coatings, for example cutting coatings with a metallic bond or ceramic bond or with a synthetic resin bond.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Honleiste (200) zur Verwendung in einem Honwerkzeug (100) zur Bearbeitung der Innenfläche (192) einer Bohrung (195), umfassend: einen Schneidbelagträger (202), der an einer Außenseite einen Schneidbelag (210) trägt, welcher innerhalb einer Bindung (213) gebundene Schneidkörner (215) und eine abrasive Arbeitsfläche (220) zum Eingriff en der Innenfläche (192) der Bohrung (195) aufweist, wobei die Honleiste (200) eine parallel zu einer Bohrungsachse auszurichtende Längsrichtung (L) definiert und die Arbeitsfläche (220) sich in einer zur Längsrichtung senkrechten Breitenrichtung (B) zwischen einer ersten Seitenfläche (212-1) und einer zweiten Seitenfläche (212-2) des Schneidbelags erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (220) eine generell konvexe makroskopische Gestalt mit wenigstens zwei makroskopisch ebenen Facetten (230-1, 230-2, 230-3) unterschiedlicher Orientierung aufweist, die entlang von in Längsrichtung verlaufenden Kanten (235-1 bis 235-4) zu einer benachbarten Facette oder einer Seitenfläche übergehen. 1. Honing stick (200) for use in a honing tool (100) for machining the inner surface (192) of a bore (195), comprising: a cutting pad carrier (202) which carries a cutting pad (210) on an outside, which is inside a binding (213) has bonded cutting grains (215) and an abrasive working surface (220) for engaging the inner surface (192) of the bore (195), the honing stone (200) defining a longitudinal direction (L) to be aligned parallel to a bore axis and the working surface (220) extends in a width direction (B) perpendicular to the longitudinal direction between a first side surface (212-1) and a second side surface (212-2) of the cutting layer, characterized in that the working surface (220) has a generally convex macroscopic shape with at least two macroscopically planar facets (230-1, 230-2, 230-3) of different orientation adjacent to one along longitudinal edges (235-1 to 235-4). th facet or a side face.
2. Honleiste nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Facetten an der eingeschlossenen Kante einen Innenwinkel von weniger als 180° bilden, wobei der Innenwinkel vorzugsweise im Bereich von 170° bis 179° liegt. 2. Honing stone according to claim 1, characterized in that adjacent facets at the included edge form an interior angle of less than 180°, the interior angle preferably being in the range of 170° to 179°.
3. Honleiste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (220) genau drei Facetten (230-1 , 230-2, 230-3) aufweist. 3. Honing stone according to claim 1 or 2, characterized in that the working surface (220) has exactly three facets (230-1, 230-2, 230-3).
4. Honleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (230-1 , 230-2, 230-3) im Wesentlichen gleiche Breiten aufweisen. 4. Honing stone according to one of the preceding claims, characterized in that the facets (230-1, 230-2, 230-3) have substantially the same widths.
5. Honleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (230-1 , 230-2, 230-3) derart dimensioniert sind, dass die Kanten (235-1 , 235-4) an den Seitenflächen und die mindestens eine Kante (235-2, 235-3) zwischen Facetten (230-1, 230-2, 230-3) auf einer gemeinsamen Zylinderfläche (Z) liegen, die einen Krümmungsradius aufweist, der im Wesentlichen einem Nennradius der Bohrung (195) entspricht. 5. Honing stone according to one of the preceding claims, characterized in that the facets (230-1, 230-2, 230-3) are dimensioned such that the edges (235-1, 235-4) on the side surfaces and the at least an edge (235-2, 235-3) between facets (230-1, 230-2, 230-3) lying on a common cylindrical surface (Z) having a radius of curvature substantially equal to a nominal radius of the bore (195) is equivalent to.
6. Honleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Arbeitsfläche (220) die Bindung (213) gegenüber frei liegenden Teilen der Schneidkörner (215) zurückgesetzt ist, so dass ein Kornüberstand vorliegt. 6. Honing stone according to one of the preceding claims, characterized in that on the working surface (220) the bond (213) is set back in relation to exposed parts of the cutting grains (215), so that there is a grain protrusion.
7. Honleiste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidbelag (210) Diamant-Schneidkörner (215) in einer metallischen Bindung (213) enthält. 7. Honing stone according to one of the preceding claims, characterized in that the cutting surface (210) contains diamond cutting grains (215) in a metallic bond (213).
8. Verfahren zur Herstellung einer Honleiste (200) zur Verwendung in einem Honwerkzeug (100) zur Bearbeitung der Innenfläche (192) einer Bohrung (195), umfassend die folgenden Schritte: 8. A method for producing a honing stone (200) for use in a honing tool (100) for machining the inner surface (192) of a bore (195), comprising the following steps:
Bereitstellen eines Honleisten-Rohlings mit einem Schneidbelagträger (202), der an einer Außenseite (204) einen Schneidbelag (210) trägt, welcher innerhalb einer Bindung (213) gebundene Schneidkörner (215) aufweist; Providing a honing stone blank with a cutting layer carrier (202) which carries a cutting layer (210) on an outer side (204) which has cutting grains (215) bound within a bond (213);
Erzeugen einer zum Eingriff an der Innenfläche der Bohrung vorgesehenen abrasiven Arbeitsfläche (220) an dem Schneidbelag (210), wobei die Arbeitsfläche eine parallel zu einer Bohrungsachse auszurichtende Längsrichtung (L) definiert und sich in einer zur Längsrichtung senkrechten Breitenrichtung (B) zwischen einer ersten Seitenfläche (212-1) und einer zweiten Seitenfläche (212-2) des Schneidbelags (210) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (220) derart erzeugt wird, dass sie eine generell konvexe Gestalt mit wenigstens zwei Facetten (230-1, 230-2, 230-3) erhält, die entlang von in Längsrichtung verlaufenden Kanten (235-1 bis 235-4) zu einer benachbarten Facette oder einer Seitenfläche übergehen. Generating an abrasive working surface (220) on the cutting surface (210) intended for engagement on the inner surface of the bore, the working surface defining a longitudinal direction (L) to be aligned parallel to a bore axis and extending in a width direction (B) perpendicular to the longitudinal direction between a first side surface (212-1) and a second side surface (212-2) of the cutting pad (210), characterized in that the working surface (220) is created such that it has a generally convex shape with at least two facets (230-1, 230-2, 230-3) merging along longitudinal edges (235-1 to 235-4) to an adjacent facet or face.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass einige oder alle Facetten (230-1 , 230-2, 230-3) ausgehend von einem Rohzustand des Schneidbelags (210) durch Materialabtrag erzeugt werden. 9. The method as claimed in claim 8, characterized in that some or all of the facets (230-1, 230-2, 230-3) are produced by removing material from a raw state of the cutting layer (210).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass die Facetten (230-1 , 230-2, 230-3) an dem Schneidbelag (210) des Honleisten-Rohlings mittels Planschleifen erzeugt werden, wobei vorzugsweise ein Planschleifwerkzeug mit Diamant-Schneidkörnern verwendet wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that the facets (230-1, 230-2, 230-3) on the cutting surface (210) of the honing stone blank are produced by surface grinding, preferably with a surface grinding tool diamond cutting grains is used.
11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch ein Zurücksetzen der Bindung (213) an den Facetten (230-1, 230-2, 230-3) der Arbeitsfläche (220), wobei vorzugsweise bei der Erzeugung der Facetten in einem ersten Schritt im Wesentlichen ebene Facetten ohne Kornüberstand erzeugt werden und danach in einem zweiten Schritt die Bindung (213) an den Facetten in einer Rücksetzoperation zurückgesetzt wird, wobei vorzugsweise bei der Rücksetzoperation ein Planschleifwerkzeug mit einem Schneidbelag verwendet wird, - 16 - dessen Schneidkörner härter als die Bindung des Schneidbelags der Honleiste sind, die Schneidkörner des Schneidbelags der Honleiste aber nicht schneiden können. 11. The method according to claim 8, 9 or 10, characterized by resetting the binding (213) on the facets (230-1, 230-2, 230-3) of the working surface (220), wherein preferably when generating the facets in in a first step, essentially flat facets without grain protrusion are produced and then in a second step the bond (213) on the facets is reset in a reset operation, with a surface grinding tool with a cutting surface preferably being used in the reset operation, - 16 - whose cutting grains are harder than the bond of the cutting layer of the honing stone, but cannot cut the cutting grains of the cutting layer of the honing stone.
12. Honwerkzeug (100) zur Bearbeitung der Innenfläche (192) einer Bohrung (195) umfassend: einen Werkzeugkörper (110), der eine Werkzeugachse (112) definiert, um die sich das Honwerkzeug (100) bei der Honbearbeitung dreht; mindestens eine an dem Werkzeugkörper angeordnete Honleiste (200), die radial zur Werkzeugachse (112) zustellbar ist und an einer Außenseite einen Schneidbelag (210) aufweist, der innerhalb einer Bindung (213) gebundene Schneidkörner (215) und eine abrasive Arbeitsfläche (220) zum Eingriff an der Innenfläche (192) der Bohrung (195) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Honleiste (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 ausgebildet ist. A honing tool (100) for machining the inner surface (192) of a bore (195), comprising: a tool body (110) defining a tool axis (112) about which the honing tool (100) rotates during honing; at least one honing stone (200) arranged on the tool body, which can be advanced radially to the tool axis (112) and has a cutting surface (210) on an outside, the cutting grains (215) bound within a bond (213) and an abrasive working surface (220) for engagement on the inner surface (192) of the bore (195), characterized in that the honing stone (200) is designed according to one of Claims 1 to 7.
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