WO2014202035A1 - Honwerkzeug mit verstellbarer wegbegrenzung für die kraftschlüssige aufweitung - Google Patents

Honwerkzeug mit verstellbarer wegbegrenzung für die kraftschlüssige aufweitung Download PDF

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Michael PETR
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    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/10—Accessories
    • B24B33/105—Honing spindles; Devices for expanding the honing elements

Definitions

  • the invention relates to a device by means of which the feed path of a primarily hydraulically operated honing tool can be limited.
  • Honing is a machining process with geometrically indefinite cutting edges for almost all materials; It is often the last production process in production. The aim is to improve the dimensional and form accuracy and to positively influence the tribological properties.
  • a honing tool regularly executes a two-component cutting movement within a bore to be machined, during which rotational and axial movement are superimposed. This gives the machined surface defined crossed traces of these cutting movements, which are also referred to as honing or cross-grinding.
  • honing or cross-grinding For example, in engine construction, cylinder surfaces (inner surfaces of cylinder bores or cylinder liners) and bearings for shafts undergo honing to obtain finished surfaces that meet extremely high dimensional and dimensional tolerances and surface structure requirements.
  • Honing is already known by applying a piston in the tool with cooling lubricant (DE 10 2008 017 956.6).
  • the cooling lubricant also serves to expand.
  • the honing process is controlled via the activation or deactivation of the application of cooling lubricant via the honing machine.
  • Various shutdown criteria e.g., air flow rate determination via differential pressure measurement or time) control the one-step process.
  • a tool usually has a compression spring and spring washers. However, both spring systems are not used to control the expansion movement, but merely serve to return the expansion system to the starting position at the end of the machining process.
  • a compression spring is compressed by the application of a lubricant to a piston in the tool so that the tool piston moves axially out of the pressure chamber. It is positively received by the honing stone carrier to press the honing stones to the workpiece to be machined. If the pressure of the cooling lubricant is withdrawn, the compression spring pushes the tool piston back in the pressure chamber and the spring ring pulls the brackets back to the starting position. Hydraulic double expansion honing tools are also prior art (WO / 2012/041264).
  • the final diameter of the honing process can not yet be defined exactly or only with a small tolerance range.
  • the wear of the honing segments influences the honing result.
  • the task is to specify the final diameter of the honing process exactly.
  • the invention proposes a honing tool with the features of claim 1. Further developments of the invention according to claim 1 are the subject of the dependent claims 3, 4 and 7. Further developments of the invention according to independent claim 2 are the subject of the subclaims 5 and 6. A method in combination of the device with the features according to claim 1 or 2, subject matter of the dependent claims 8 and 9-
  • the invention proposes a honing tool with a hydraulic expansion system which is actuated by the cooling lubricant (FIG. 1). Therefore, the expansion system proposed according to the present invention may preferably be used to machine bores to a precise diameter (e.g., as a pre-honing operation). With an adjustable fixed stop (la + lb), the final diameter to be created can be set precisely. In this case, according to FIG. 1, on the one hand the axial movement (feed path) of the central Zustellkolbens (3) are blocked, on the other hand but also according to FIG. 2, the radial movement of one or more honing beam support (2) to the outside.
  • a compression spring is compressed by the application of the Zustellkolbens (3) in the tool with cooling lubricant, so that the Zustellkolben (3) moves axially from the pressure chamber (5). It is positively received by the honeycomb carrier (2) to press the honing stones (4) to the workpiece to be machined.
  • the axial movement of the Zustellkolbens (3) is stopped defined, preferably, as soon as the end diameter to be generated is reached.
  • the radial adjustment of the fixed stop (lb) the radial expansion movement is stopped defined, preferably, as soon as the end diameter to be generated is reached. If the pressure of the medium is withdrawn, the compression spring pushes the Zustellkolben (3) back into the pressure chamber (5) and a spring ring pulls the support brackets (2) in the starting position.
  • the fixed stop (la) can be carried out advantageously, but not necessarily by means of a screw in a fine thread.
  • the tool-side end (1a) is received in the infeed piston (3).
  • contamination of the contact surfaces between Zustellkolben (3) and fixed stop (la) is avoided. This contamination could lead to inaccurate, undefined widening.
  • the invention proposes a method (FIG. 3) according to which the spindle or axle load applied to the machine spindle (8) is monitored during machining, for example by measuring the power consumption of the spindle motor (7).
  • a sensor (6) is used for monitoring. Falls the power consumption under a value defined by trial operation, the machining process is stopped. This value is determined by the position of the tool in the so-called “full cut", in which all Honsegmente abut fully and flat in the bore.
  • this system can be used in machining centers (BAZ), as here in a simple manner and without mechanical overhead by means of the axes of the machine an axial and / or rotational movement for setting the fixed stop a m tool can be performed.
  • BAZ machining centers

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Abstract

Im Honverfahren ist ein möglichst genauer Enddurchmesser zu erreichen. Bei Verwendung hydraulischer Zustelleinrichtungen ist das nur unzureichend möglich. Das neue Honwerkzeug ermöglicht die Einstellung des Enddurchmessers der jeweiligen Honoperation durch einfache Justierung eines Festanschlags (1a + 1b). Nur der verbleibende Verschleiß ist innerhalb des Toleranzbereichs auszugleichen. Je nach Stellung eines vornehmlich mechanisch verstellbaren Festanschlags (1a + 1b) wird der Zustellweg des Zustellkolbens (3) oder die Aufweitung der Honleistenträger (4) begrenzt. Besonders vorteilhaft kann dieses System in Bearbeitungszentren (BAZ) verwendet werden. Im kombinierten Verfahren wird die Leistungsaufnahme überwacht und bei Abfall der Leistungsaufnahme der Antrieb des Werkzeugs abgeschaltet und der Prozess gestoppt.

Description

Beschreibung
Patentanmeldung vom 19. Juni 2013
Honwerkzeug mit verstellbarer Wegbegrenzung für die kraftschlüssige Aufweitung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit deren Hilfe der Zustellweg eines vornehmlich hydraulisch betätigten Honwerkzeugs begrenzt werden kann.
Das Honen ist ein zerspanendes Feinbearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden für fast alle Werkstoffe; es stellt in der Produktion häufig den letzten Fertigungsprozess dar. Ziel ist die Verbesserung der Maß- und Formgenauigkeit und die positive Beeinflussung der tribologischen Eigenschaften.
Ein Honwerkzeug führt dabei regelmäßig innerhalb einer zu bearbeitenden Bohrung eine aus zwei Komponenten bestehende Schnittbewegung aus, bei der sich Dreh- und Axialbewegung überlagern. Dadurch erhält die bearbeitete Oberfläche definiert gekreuzte Spuren dieser Schnittbewegungen, die auch als Honbild oder Kreuzschliff bezeichnet werden. Beispielsweise werden beim Motorenbau Zylinderlaufflächen (Innenflächen von Zylinderbohrungen oder Zylinderlaufbuchsen) und Lager für Wellen einer Honbearbeitung unterzogen, um endbearbeitete Oberflächen zu erhalten, die extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen sowie hinsichtlich der Oberflächenstruktur genügen.
Aufweitsysteme in Honwerkzeugen haben die Aufgabe, die Verschleißteile des Werkzeugs mit dem jeweils benötigten Anpressdruck entlang eines radialen Aufweitweges unter Berücksichtigung des Honleistenverschleißes bis zum Erreichen des gewünschten Fertigmaßes zu bewegen. Bei kraftschlüssigen Aufweitsystemen wird die Zustellkraft u.a. durch ein Hydrauliksystem oder ein Federsystem erzeugt.
Vorbekannt ist das Honen mittels Beaufschlagung eines Kolbens im Werkzeug mit Kühlschmiermittel (DElO 2008 017 956.6). Dabei dient das Kühlschmiermittel auch der Aufweitung. Nach diesem Prinzip wird der Honprozess über die Zu- bzw. Abschaltung der Beaufschlagung mit Kühlschmiermittel über die Honmaschine gesteuert. Verschiedene Abschaltkriterien (z.B. Luftdurchsatzbestimmung über Differenzdruckmessung oder Zeit) steuern den einstufigen Prozess.
Lediglich der kleinste Bohrungsinnendurchmesser des Werkstücks begrenzt die Aufweitbewegung der Honleistenträger. Ein Werkzeug verfügt üblicherweise über eine Druckfeder und Federringe. Beide Federsysteme dienen aber nicht der Steuerung der Aufweitbewegung, sondern dienen lediglich Rückstellung des Aufweitsystem in die Ausgangsposition zum Ende des Bearbeitungsprozesses. Eine Druckfeder wird durch die Beaufschlagung eines Kolbens im Werkzeug mit Kühlschmiermittel gestaucht, so dass der Werkzeugkolben sich axial aus der Druckkammer bewegt. Er wird formschlüssig durch die Honleistenträger aufgenommen, um die Honleisten an das zu bearbeitende Werkstück anzupressen. Wird der Druck des Kühlschmiermittels zurückgenommen, drückt die Druckfeder den Werkzeugkolben zurück in die Druckkammer und der Federring zieht die Honleistenträger in die Ausgangsstellung zurück. Honwerkzeuge mit hydraulischer Doppelaufweitung sind ebenfalls Stand der Technik (WO/2012/041264).
Durch die hydraulische Beaufschlagung mit dem Kühlschmiermittel kann der Enddurchmesser der Honbearbeitung bis jetzt nicht exakt bzw. nur mit einem geringen Toleranzbereich definiert werden. Zusätzlich beeinflusst der Verschleiß der Honsegmente das Honergebnis.
Die Aufgabe besteht darin, den Enddurchmesser der Honbearbeitung genau festzulegen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Honwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Eine unterschiedliche Lösung der Erfindung ist Gegenstand des Nebenanspruchs 2. Weiterbildungen der Erfindung gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche 3, 4 und 7. Weiterbildungen der Erfindung gemäß Nebenanspruch 2 sind Gegenstand der Unteransprüche 5 und 6. Ein Verfahren in Kombination der Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 oder 2 ist Gegenstand der Nebenansprüche 8 und 9-
Als bevorzugtes Ausführungsbeispiel schlägt die Erfindung ein Honwerkzeug mit einem hydraulischen Aufweitsystem vor, das über das Kühlschmiermittel betätigt wird (Fig. l). Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufweitsystem kann deshalb vorzugsweise verwandt werden, um Bohrungen auf einen exakten Durchmesser zu bearbeiten (z.B. als Vorhon-Operation). Mit einem einstellbaren Festanschlag (la +lb) lässt sich der zu erzeugende Enddurchmesser präzise festlegen. Dabei kann nach Fig. 1 zum einen die axiale Bewegung (Zustellweg) des zentralen Zustellkolbens (3) blockiert werden, zum anderen aber auch nach Fig. 2 die radiale Bewegung einzelner oder mehrerer Honleistenträger (2) nach außen. Eine Druckfeder wird durch die Beaufschlagung des Zustellkolbens (3) im Werkzeug mit Kühlschmiermittel gestaucht, so dass der Zustellkolben (3) sich axial aus der Druckkammer (5) bewegt. Er wird formschlüssig durch die Honleistenträger (2) aufgenommen, um die Honleisten (4) an das zu bearbeitende Werkstück anzupressen. Durch axiales Justieren des Festanschlags (la) wird die axiale Bewegung des Zustellkolbens (3) definiert gestoppt, vorzugsweise, sobald der zu erzeugende Enddurchmesser erreicht ist. Durch radiales Justieren des Festanschlags (lb) wird die radiale Aufweitbewegung definiert gestoppt, vorzugsweise, sobald der zu erzeugende Enddurchmesser erreicht ist. Wird der Druck des Mediums zurückgenommen, drückt die Druckfeder den Zustellkolben (3) zurück in die Druckkammer (5) und ein Federring zieht die Honleistenträger (2) in die Ausgangsstellung zurück.
Der Festanschlag (la) kann vorteilhaft, aber nicht zwingend mittels einer Schraube in einem Feingewinde ausgeführt werden. Das werkzeugseitige Ende (la) wird im Zustellkolben (3) aufgenommen. Dadurch wird Verschmutzung der Kontaktflächen zwischen Zustellkolben (3) und Festanschlag (la) vermieden. Diese Verschmutzung könnte zu ungenauer, nicht definierter Aufweitung führen.
Die Erfindung schlägt ein Verfahren vor (Fig. 3), nach dem während der Bearbeitung die Spindel- oder Achslast, die an der Maschinenspindel (8) anliegt, überwacht wird, z.B. durch Messung der Leistungsaufnahme des Spindelmotors (7). Zur Überwachung dient ein Sensor (6). Fällt die Leistungsaufnahme unter einen durch Probebetrieb definierten Wert, wird der Bearbeitungsprozess gestoppt. Dieser Wert bestimmt sich nach der Position des Werkzeugs im sog.„Vollschnitt", bei dem alle Honsegmente vollumfänglich und flächig in der Bohrung anliegen.
Besonders vorteilhaft kann dieses System in Bearbeitungszentren (BAZ) verwendet werden, da hier auf einfache Weise und ohne mechanischen Mehraufwand mittels der Achssteuerungen der Maschine eine Axial- und/oder Drehbewegung zur Einstellung des Festanschlags a m Werkzeug ausgeführt werden kann.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.
ERSATZBLATT (REGEL 26)

Claims

Ansprüche Patentanmeldung vom 21. Juni 2013 Honwerkzeug mit verstellbarer Wegbegrenzung für die kraftschlüssige Aufweitung
1. Honwerkzeug mit nicht-mechanischer ZuStelleinrichtung bestehend aus einem oder mehreren axial verschiebbaren Zustellkotben (3), um ein oder mehrere verschiebbare Honleistenträger (4) radial nach außen zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Bewegung des Zustellkolbens (3) durch einen Festanschlag (la) begrenzt wird.
2. Honwerkzeug nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Aufweitbewegung eines oder mehrerer Honleistenträger (4) durch einen Festanschlag (ib) begrenzt .wird.
3. Honwerkzeug nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Festanschlag (la) maschinell verstellt wird.
4. Honwerkzeug nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Festanschlag (la) manuell verstellt wird.
5. Honwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Festanschlag (lb) maschinell verstellt wird.
6. Honwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Festanschlag (lb) manuell versteilt wird.
7. Honwerkzeug nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Festanschlag (la) im Zustellkolben (3) aufgenommen wird.
8. Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einem Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme der Maschinenspindel (8) durch einen Sensor (6) überwacht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Abfall der Leistungsaufnahme der Maschinenspindel (8) der Antrieb des Werkzeugs.abschaltet und der Bearbeitungsprozess gestoppt wird.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91 ) ISA/EP
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