DE4302475A1

DE4302475A1 - Verfahren zum Honen von Oberflächen

Info

Publication number: DE4302475A1
Application number: DE19934302475
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl Ing Nagel
Original assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Current assignee: Nagel Maschinen und Werkzeugfabrik GmbH
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-01-29
Publication date: 1994-08-04

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Honen von Oberflä chen.

An die Schneidbeläge, mit denen die Honbearbeitung von Ober flächen durchgeführt wird, wird immer mehr die Anforderung gestellt, daß sie eine lange Lebensdauer aufweisen, so daß die Kosten sich verringern. Es sollen beispielsweise mit nur einem einzigen Belag 20 bis 50.000 Bohrungen durchgeführt werden können. Um dies zu erreichen, muß man Schneidbeläge mit einer harten Bindung verwenden. Die harte Bindung beein trächtigt jedoch das freie Schneiden der Schneidkörner. Ein gutes Schneiden ist unvereinbar mit einer langen Lebensdauer des Belags.

Es wird daher versucht, die Belaghärte so einzustellen, daß ein freies Schärfen gerade noch auftritt. Das exakte Einhal ten einer solchen Belaghärte und/oder Bindungshärte ist jedoch relativ schwierig. Wird der Belag zu hart, so schnei det er zu schlecht, so daß nach der üblichen Zeit das ge wünschte Maß noch nicht erreicht ist. Ein Abweichen in andere Richtung führt dagegen dazu, daß der Schneidbelag zu scharf ist und daher zu schnell schneidet, was zu einer rauhen Oberfläche führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Regeln der Honzeit bzw. der Oberflächengüte einer gehonten Oberfläche zu schaffen, bei dem die Störeinflüsse der Schneidbeläge weitgehend ausgeschaltet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Zustelldruck wird so eingestellt, daß bei einer angenom menen Belaghärte eine vorgegebene Zerspanleistung erreicht wird. Das Intervall des Abtrags bzw. der Zerspanleistung wird ebenfalls so gewählt, daß die angenommene Zerspanleistung in diesem Bereich liegt. Im Normalfall wird also die Honbearbei tung ohne Korrektur des Anpreßdrucks durchgeführt. Stellt man aber bei dem Vergleich fest, daß die Zerspanleistung höher ist als erwartet, so kann man daraus schließen, daß der Schneidbelag zu scharf ist und daher zu einer zu rauhen Oberfläche führt. Erfindungsgemäß wird daher in diesem Fall der Anpreßdruck verringert. Damit ändert sich zwar nicht die Schärfe des Schneidbelags, aber durch den geringeren Zustell druck wird eine geringere Schneidleistung und damit eine glattere Oberfläche erreicht.

Wenn andererseits die gemessene Zerspanleistung zu niedrig ist, bedeutet dies, daß die Zerspanleistung des Schneidbelags zu gering ist und die vorgegebene Honzeit überschritten wird. Hier wird nun erfindungsgemäß der Druck erhöht, was zu einem Aufreißen des Schneidbelags und zu einer Neuorientierung der Körner des Belags führt.

Der bei festgestellten Abweichungen veränderte Druck bleibt dann jeweils wieder für eine gewisse Zeit eingestellt, bis die Messungen ergeben, daß eine nochmalige Veränderung in der gleichen oder in der umgekehrten Richtung erforderlich ist. Geregelt wird also eigentlich der Werkstoffabtrag pro Zeiteinheit. Dieser Wert soll innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen. Man geht davon aus, daß die Oberflächen qualität gut ist, wenn dieses Verhältnis von Werkstoffabtrag zur Zeit in einem bestimmten Wertebereich liegt.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Änderung des Zustelldrucks stufenweise erfolgt. Es kann insbesondere vorgesehen sein, daß bei deutlicher Abweichung der Meßwerte von dem voreingestellten Intervall eine größere Veränderung des Zustelldrucks erfolgt als bei kleineren Abweichungen.

Eine Möglichkeit zur Messung des Abtrags pro Zeiteinheit kann darin bestehen, die für einen bestimmten Abtrag benötigte Zeit zu messen. Es ist aber ebenfalls möglich, in regelmäßi gen zeitlichen Abständen, z. B. alle 2 sec die Differenzen in dem Maß der Oberfläche zu messen und daraus die Zerspan leistung zu berechnen. Ebenfalls möglich ist es, die Zahl der Zustellschritte zu zählen.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Messung bei der Bearbeitung eines Werkstücks erst nach einer gewissen Anfahr phase erfolgt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, daß man erst nach einer Anlaufzeit von beispielsweise 10 Sekun den, in der sich reproduzierbare Ergebnisse erst eingestellt haben, mit der Messung begonnen wird.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Messung bei der Bearbeitung eines Werkstücks mehrmals durchgeführt wird.

Dies macht es möglich, den Zustelldruck schon während der Bearbeitung des Werkstücks zu ändern, bei dem das Herausfal len der Zerspanleistung aus dem voreingestellten Intervall festgestellt wird.

Es kann natürlich auch vorgesehen sein, die Änderung des Zustelldrucks mehrfach während der Bearbeitung eines Werk stücks durchzuführen.

Da die Schneidleistung der Honsteine sich im Normalfall relativ langsam ändert, kann erfindungsgemäß in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Änderung des Zustell drucks erst nach der Bearbeitung des Werkstücks und vor der Bearbeitung des nächsten Werkstücks erfolgt. In diesem Fall braucht man auch pro Werkstück nur eine einzige Messung durchzuführen, was ggf. apparativ einfacher durchzuführen ist.

Um einzelne Ausreißer bei den Meßwerten auszuschalten, die beispielsweise auch durch Fehler im Werkstück verursacht sein können, kann erfindungsgemäß in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß die Änderung des Zustelldrucks erst dann durchgeführt wird, wenn mehrere aufeinanderfolgende Messungen der Zerspanleistung eine Abweichung des Meßwertes etwa in gleicher Höhe ergeben.

Was im Vorhergehenden für die Änderung des Zustelldrucks des Honwerkzeugs gesagt wurde, kann erfindungsgemäß auch für die Änderung der Drehzahl der Honbearbeitung oder die Änderung der Hubgeschwindigkeit der Honbearbeitung gelten.

Auch in diesem Fall ist es möglich, die sich ändernde Schneidleistung des Schneidbelags zu erkennen und durch entsprechende Änderung der Geschwindigkeiten zu eliminieren.

Insbesondere kann natürlich vorgesehen sein, die Hubgeschwin digkeit und die Drehgeschwindigkeit der Honbearbeitung gleichzeitig zu ändern, damit der gewünschte Überschneidungs winkel erhalten bleibt.

Erfolgt die Zustellung des Honwerkzeugs mithilfe eines Schrittmotors, so kann zur Veränderung des Anpreßdrucks die Frequenz der Ansteuerungsimpulse des Schrittmotors verändert werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Diagramm, in dem der Zusammenhang zwischen Änderung des Zustelldrucks und der Bearbei tungszeit für eine bestimmte Zerspanleistung aufgetragen ist;

Fig. 2 ein vereinfachtes Diagramm des gleichen Vorgangs.

In der Figur ist auf der Abszisse die Honzeit für eine be stimmte feste Zerspanleistung aufgetragen. Die Ordinate zeigt den Zustelldruck. Zu Beginn der Honbearbeitung, nach dem das Werkzeug in die Bohrung eingefahren wurde, wird der Zustelldruck auf einen mittleren oder normalen Wert P₀ erhöht und dort festgehalten. Aus Erfahrung weiß man, daß bei einem derartigen mittleren Zustelldruck P₀ und einem Schneidbelag, so wie er verwendet wird, eine mittlere Zerspanleistung auftritt. Diese Zerspanleistung wird beispielsweise durch die Subtraktion zweier Durchmessermessungen bestimmt. Der ge wünschten Zerspanleistung entspricht eine bestimmte Zeit t₀. Es wird nun ein Intervall von t₁ bis t₂ festgelegt, wobei die Zeitpunkte t₁ und t₂ beidseits der Normalzeit t₀ liegen. Es wird nun nach einer bestimmten Anfahrzeit von beispielsweise 10 Sekunden festgestellt, ob die zur Erreichung eines be stimmten Abtrags erforderliche Zeit innerhalb des Intervalls von t₁ bis t₂ liegt. Liegt die gemessene Zeit in diesem Bereich, so erfolgt keine Änderung des Zustelldrucks. Liegt die gemessene Zeit jedoch außerhalb des Intervalls von t₁ bis t₂, so muß ein Eingriff erfolgen. Ist die gemessene Zeit t_M kleiner als der minimale Grenzwert t₁ des Zeitintervalls, so bedeutet dies, daß die Zerspanleistung zu schnell erreicht wurde, was ein Zeichen dafür ist, der der Schneidbelag zu scharf schneidet. In diesem Fall muß eine Verringerung des Zustelldrucks erfolgen, im dargestellten Beispiel auf den Druck P₁. Die Änderung erfolgt also stufenweise. Die Änderung des Zustelldrucks kann nach einer ersten Möglichkeit schon bei der Bearbeitung des Werkstücks erfolgen, bei dem der Zeitwert t_M gemessen wurde. Liegt nun in der Folge der gemes sene Zeitwert t_M, von dem man ja annimmt, daß er wieder steigt, innerhalb des Intervalls von t₁ bis t₂, so bleibt der Druckwert auf P₁ eingestellt. Es gilt nun die gestrichelte Kurve II und zwar so lange, wie der jeweils gemessene Wert innerhalb des Intervalls von t₁ bis t₂ liegt. Eine Erhöhung erfolgt erst, wenn der gemessene Wert wieder aus dem Intervall von t₁ bis t₂ herausfällt. Es kann sich hierbei sowohl um ein Überschreiten als auch ein Unterschreiten des Intervalls handeln.

Es ist ebenfalls möglich, daß die Änderung des Zustelldrucks erst bei der Bearbeitung des jeweils nächsten Werkstücks durchgeführt wird. Diese Möglichkeit ist apparativ einfacher durchzuführen und reicht in den meisten Fällen aus, da eine Änderung der Schneidleistung eines Schneidbelags langsam auftritt.

Fig. 2 zeigt vereinfacht den gleichen Vorgang in einer anderen Darstellung. Liegt der Meßwert, beispielsweise auch hier wieder die für einen bestimmten Werkstoffabtrag benötigte Zeit, innerhalb des festgelegten Intervalls von Tmin bis Tmax, erfolgt keine Änderung der Anpreßkraft. Wird die benötigte Zeit zu klein, ist also der Abtrag zu groß, erfolgt eine Verringerung der Honkraft bzw. des Anpreßdrucks. Bei zu großer benötigter Zeit wird entsprechend der Anpreß druck erhöht.

Natürlich erfolgt die Änderung des Anpreßdrucks nur in kleinen Stufen. Es ist auch dafür gesorgt, daß der Anpreß druck innerhalb bestimmter Grenzen bleibt. Sollte sich während eines Honvorgangs ergeben, daß der Druck über diese Grenzen hinaus geändert werden müßte, so kann man dann auf eine Fehlerbedingung schließen, beispielsweise auf einen überhaupt nicht schneidenden Stein.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Oberflächengüte einer gehonten Oberfläche, bei dem

1.1 die Honbearbeitung mit einem bestimmten voreinge stellten Zustelldruck (P₀) durchgeführt wird,
1.2 der Abtrag der Honbearbeitung pro Zeiteinheit gemessen wird,
1.3 der gemessene Wert mit einem Werteintervall verglichen wird,
1.4 bei Unterschreiten des Intervalls der Zustell druck (P₀) vergrößert wird,
1.5 bei Überschreiten des Intervalls der Zustelldruck (P₀) verkleinert wird und
1.6 dann, wenn der gemessene Wert im Intervall liegt, der Zustelldruck (P₀) unverändert bleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Änderung des Zustelldrucks (P) stufenweise erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zur Messung des Abtrags pro Zeiteinheit die für einen bestimmten Abtrag benötigte Honzeit (t) gemessen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messung bei der Bearbeitung eines Werkstücks erst nach einer Anfahrphase erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messung bei der Bearbeitung eines Werkstücks mehrmals durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Änderung des Zustelldrucks (P) ggf. mehrmals während der Bearbeitung eines Werkstücks erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Änderung des Zustelldrucks (P) nach der Bearbei tung des Werkstücks und vor der Bearbeitung des nächsten Werkstücks erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Veränderung des Zustelldrucks erst durchgeführt wird, wenn mehrere aufeinanderfolgende Messungen eine Abweichung des Meßwertes ergeben.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anstelle des Zustelldrucks die Drehzahl der Honbear beitung geändert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem anstelle des Zustelldrucks die Hubgeschwindigkeit der Honbearbeitung geändert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem anstelle des Zustelldrucks die Drehzahl und die Hubge schwindigkeit der Honbearbeitung gleichzeitig geändert werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen bei dem bei einer mechanischen Zustellung zur Änderung des Anpreßdrucks die Frequenz der Zustellschritte verändert wird.