Verfahren und Werkzeug zum Bearbeiten von Oberflächen von Verbrennungsmaschinen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Werkzeug zum Feinbearbeiten der Oberflächen von Bohrungen in Werkstücken, insbesondere von Kolbenlaufflächen an Verbrennungsmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 8.

[0002] Ziel jeder Feinbearbeitung ist unter anderem das Herstellen funktionsgerechter Oberflächen. Ein typischer Anwendungsfall des Honverfahrens ist die Bearbeitung von Kolbenlaufbahnen in Otto- und Dieselmotoren. Honen ist ein Spanen mit einem vielschneidigen Werkzeug aus gebundenem Korn unter ständiger Flächenberührung zwischen Werkzeug und Werkstück. Die Schnittbewegung wird aus einer Drehbewegung und einer hin- und hergehenden Hubbewegung gebildet. Die gehonte Oberfläche zeigt feine, sich überkreuzende Spuren. Dabei wird wie bei allen Zerspanungsprozessen das Werkstoffgefüge im Bereich der Randzone verformt. Bei entsprechender Vergrößerung ist eine Oberflächenstruktur erkennbar, bei der die Schnittkanten der Honriefen ausgerissen und überlappt sind. Die Querschnitte der Honriefen sind teilweise durch Überlappungen unmittelbar an der Oberfläche kleiner als unterhalb. Diese Oberflächenverformung der gehonten Lauffläche, im technischen Sprachgebrauch als "Blechmantel" bezeichnet, wirkt sich nachteilig auf das Einlaufverhalten der Reibpartner Kolbenringe-Zylinderlauffläche aus, erhöht die Neigung zur Brandspurbildung und zum Fressen und führt zu einem erhöhten Anfangsölverbrauch.

[0003] Anwender des Honverfahrens, insbesondere Hersteller von Verbrennungsmotoren, sind deshalb schon seit langem bemüht, eine möglichst blechmantelfreie Oberfläche zu erzeugen, was bislang jedoch nicht zufriedenstellend gelang.

[0004] So ist beispielsweise ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt geworden, bei dem die Bohrungsoberflächen nach dem Honen durch Bürsten unter jeweils gleichen kinematischen Bedingungen bearbeitet werden (VDI-Zeitschrift, Band 128, Nr. 11, Juni 1986, S. 439-442).

[0005] Durch das zusätzliche Bürsten nach dem Honen können Werkstoffüberlappungen und lose anhaftende Materialpartikel abgetragen werden. Das Bearbeitungsergebnis befriedigt aber nicht in jedem Fall.

[0006] Es ist auch bekannt, die Oberflächen von Werkstückbohrungen durch Honen und Hochdruckstrahlen zu bearbeiten (DE-C1-34 27 770).

[0007] Dabei sollen sowohl Rückstände aus der elektrochemischen Bearbeitung als auch gelockertes Gefüge abgetragen, andererseits aber nicht die im Gefüge eingelagerten Graphitnester zerstört oder herausgelöst werden.

[0008] Nachteilig ist dabei, daß die elektrochemische Bearbeitung einen sehr hohen technischen Aufwand erfordert und hohe Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit der Honanlage stellt, was insgesamt die Bearbeitung erheblich verteuert.

[0009] Es ist weiter bekannt geworden, die Laufflächen mechanisch zu honen und anschließend in einer Strahlanlage mit einem Flüssigkeitsstrahl unter Hochdruck nachzubehandeln. Auch hier ist durch die getrennten Anlagen ein erheblicher Aufwand erforderlich. Hinzu kommt, daß das erreichte Ergebnis nicht in allen Fällen befriedigt. Dies rührt im wesentlichen daher, daß der für die zufriedenstellende Beseitigung des Blechmantels erforderliche Strahldruck bereits zu einer Zerstörung der im Gefüge eingelagerten Graphitnester führen kann, wodurch eine optimale Lauffläche in der Serie nicht erreichbar ist.

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden und ein Werkzeug zu seiner Durchführung zu schaffen, mit denen eine blechmantelfreie Oberfläche sichergestellt werden kann, wobei die im Gefüge eingelagerten Graphitnester nicht zerstört oder herausgelöst werden.

[0011] Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und bei einem Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 8 gelöst.

[0012] Durch die zusätzlich zur Honbearbeitung durchgeführte kombinierte Hochdruckstrahl- und Bürstbehandlung wird die zu bearbeitende Oberfläche in einem Arbeitsgang gebürstet und gestrahlt, wobei der unter Hochdruck auf die gehonte und gebürstete Oberfläche auftreffende Flüssigkeitsstrahl die umgebogenen, den Blechmantel bildenden Werkstoffteile ablöst und abtransportiert. Da kein zusätzlicher Arbeitsgang mit Umspannen des Werkstückes erforderlich ist, ist das Verfahren auch sehr wirtschaftlich.

[0013] Das erfindungsgemäße Werkzeug ist einfach im Aufbau und erlaubt die kombinierte Bearbeitung auch durch gleichzeitiges Bürsten und Hochdruckstrahlen.

[0014] Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Das Verfahren und mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Werkzeuges werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.

[0015] Es zeigt:

Fig. 1

in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2

im Axialschnitt und in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeuges,

Fig. 3

einen Schnitt längs der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 4

im Axialschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeuges in schematischer Darstellung,

Fig. 5a bis 5c

Querschnitte durch eine Bürstleiste des Werkzeuges nach Fig. 4 in vereinfachter Darstellung,

Fig. 6

im Axialschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeuges in schematischer Darstellung,

Fig. 7

einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 6 in abgewandelter Ausführung,

Fig. 8

im Axialschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeuges in schematischer Darstellung,

Fig. 9

einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 8,

Fig. 10

im Axialschnitt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeuges in schematischer Darstellung,

Fig. 11a bis 11c

Querschnitte durch eine Honleiste eines Werkzeuges nach Fig. 10 in vereinfachter Darstellung.

[0016] Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung, mit der eine Zylinderbohrung 1 eines Motorzylinderblockes 2 bearbeitet wird. Die Zylinderbohrung 1 ist in an sich bekannter Weise nach dem Bohren in einer Honmaschine gehont worden und wird nun durch ein kombiniertes Strahl- und Bürstwerkzeug 3 nachbearbeitet. Das Werkzeug 3 ist rotierend angetrieben und führt eine in Richtung der Bohrungsachse hin- und hergehende Hubbewegung aus, wobei vorzugsweise die gleichen kinematischen Bedingungen wie beim vorhergehenden Honen gelten.

[0017] Das Werkzeug 3 ist zu diesem Zweck über eine Anschlußstange 4 mit einer Maschinenspindel 5 verbunden, die von einem bekannten (nicht gezeigten) Drehantrieb rotierend angetrieben ist. Die Maschinenspindel 5 wird außerdem in bekannter Weise von einem (nicht gezeigten) Hubantrieb, z.B. einer Kolben-Zylinder-Anordnung, abwechselnd nach oben und unten bewegt, derart, daß das Werkzeug 3 mehrfach schraubenförmig über den gesamten Bereich der Lauffläche 6 der Zylinderbohrung 1 geführt wird. Der Werkzeugkörper 12 trägt Bürsten 7, die an der Lauffläche 6 der Zylinderbohrung 1 anliegen. Weiter ist am Werkzeugkörper 12 eine Strahleinrichtung 13 mit als Düsenöffnungen 8 ausgebildeten Austritten vorgesehen, über die ein Hochdruck-Flüssigkeitsstrahl gegen die Lauffläche 6 der Zylinderbohrung 1 gerichtet ist. Die Düsenöffnungen 8 stehen zu diesem Zweck mit einer Hochdruckquelle 9 in Verbindung, die aus einem entsprechenden Vorratsbehälter 11 mit Flüssigkeit, vorzugsweise Honöl, gespeist wird. Die Verbindung zwischen der Hochdruckquelle 9 und den Düsenöffnungen 8 erfolgt über ein an der Maschinenspindel 5 angeordnetes Verteilersystem 10, das die Hochdruckflüssigkeit über die beispielsweise hohl ausgebildete Anschlußstange 4 dem Werkzeug 3 zuführt.

[0018] Die Lauffläche 6 der Zylinderbohrung 1 wird mit der Vorrichtung nach Fig. 1 in einem Arbeitsgang gestrahlt und gebürstet, wobei der Strahl- und Bürstvorgang gleichzeitig und/oder nacheinander durchgeführt werden kann, wie nachstehend anhand einiger unterschiedlich ausgebildeter Werkzeuge noch näher erläutert werden soll.

[0019] Die Fig. 2 und 3 zeigen schematisch ein Werkzeug 3a zur kombinierten Strahl- und Bürstbehandlung einer zuvor gehonten Lauffläche. Das Werkzeug 3a besteht im wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Werkzeugkörper 14, der an seinem Außenumfang mehrere, z.B. vier gleichmäßig verteilt angeordnete zustellbare, als Bürstleisten 15 ausgebildete Werkzeugteile tragt. Die Bürstleisten 15 sind in Nuten 16 des Werkzeugkörpers 14 geführt und wirken über Druckstücke 17 mit einer im Innenraum 18 des Werkzeugkörpers angeordneten Zustellvorrichtung 19 zusammen. Sie weist zwei Kegel 20, 21 auf, die die gleiche Neigung haben wie die Druckstücke 17 und mit diesen derart zusammenwirken, daß bei einer axialen Bewegung der Zustellvorrichtung 19 über eine Druckstange 27 die Bürstleisten 15 radial nach außen verschoben werden.

[0020] Zwischen zwei Bürstleisten 15 ist jeweils ein im Werkzeugkörper 14 axial verlaufender, als Längsbohrung 22 ausgebildeter Flüssigkeitskanal der Strahleinrichtung 13 vorgesehen, der an seinem unteren Ende mit einem Stopfen 23 verschlossen ist. Die Längsbohrungen 22 münden jeweils in einen Querkanal 24, der in einen im Inneren des Werkzeugkörpers 14 vorgesehenen Ringkanal 25 mündet. Die Querkanäle 24 sind nach außen jeweils durch einer Stopfen 26 verschlossen. Der die Druckstange 27 der Zustellvorrichtung 19 umgebende Ringkanal 25 setzt sich in der Anschlußstange 4 (Fig. 1) fort und verbindet über das Verteilersystem 10 die Längsbohrungen 22 mit der Hochdruckquelle 9.

[0021] Von jeder Längsbohrung 22 aus erstrecken sich mehrere, vorzugsweise mit gleichem axialen Abstand übereinander angeordnete und radial verlaufende Düsenbohrungen 28 nach außen (Fig. 2).

[0022] Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die Düsenbohrungen 28' in bezug auf die Drehrichtung 29 des Werkzeuges schräg nach vorne in Richtung auf die jeweils vorauseilende Bürstleiste 15 ausgerichtet. Die Axialebene E, welche die Längsmittelachsen A und A' des Werkzeugkörpers 14 bzw. der jeweiligen Längsbohrung 22 enthält, bildet mit der Längsachse L der zugehörigen Düsenbohrung 28 einen Winkel 30 von etwa 30° bis 60°.

[0023] Die Drehrichtung 29 für das kombinierte Strahl-  und Bürstwerkzeug 3a ist vorzugsweise so gewählt, daß sie zu der vorausgegangenen Honbearbeitung entgegengesetzt verläuft. Damit wird erreicht, daß der aus den Düsenbohrungen 28 mit Hochdruck austretende Flüssigkeitsstrahl unter einem spitzen Winkel gegen die bei der Honbearbeitung entstehenden Überlappungen der Schnittkanten der Honriefen gerichtet ist. Dadurch werden die Überlappungen aufgerichtet und durch die nachfolgende Bürstleiste abgetragen. Eine besonders gute Oberflächenstruktur der Lauffläche wird erzielt, wenn mit einem Strahldruck von ca. 100 bis 700 bar gearbeitet wird.

[0024] In Fig. 4 ist ein weiteres Werkzeug 3b zur kombinierten Strahl- und Bürstbehandlung einer zuvor gehonten Lauffläche schematisch dargestellt. Das Werkzeug 3b trägt mindestens drei, vorzugsweise vier oder sechs radial zustellbare Bürstleisten 31. Wie Fig. 4 weiter zeigt, hat die Strahleinrichtung 13' Längsbohrungen 32 für die Zuführung der Hochdruckflüssigkeit und Düsenöffnungen 35, die sich innerhalb der Bürstleisten 31 befinden. Die Längsbohrungen 32 sind durch je eine axial verlaufende Sacklochbohrung gebildet. Am offenen oberen Ende dieser Sacklochbohrung ist ein Nippel 33 angebracht, der mit einem Druckschlauch 34 verbunden ist. Der Druckschlauch 34 ist an ein entsprechendes Verteilersystem 10 (Fig. 1) angeschlossen, wodurch die Sacklochbohrung 32 mit der Hochdruckquelle 9 verbunden ist.

[0025] Wie Fig. 4 weiter zeigt, verlaufen entsprechend wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform von jeder Längsbohrung 32 aus mehrere mit vorzugsweise gleichem axialem Abstand übereinander angeordnete Düsenbohrungen 35 radial nach außen und münden jeweils zwischen einem Borstenbesatz der Bürstleisten 31.

[0026] Die Fig. 5a bis 5c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele von Bürstleisten mit integrierter Strahleinrichtung jeweils im Querschnitt in Höhe einer der Austrittsstellen für die Hochdruckflüssigkeit. Bei der Strahleinrichtung 13a nach Fig. 5a ist ausgehend von der zentralen Längsbohrung 32 in der Bürstleiste 31 eine radial verlaufende Düsenbohrung 35 angeordnet, die zwischen zwei Borstenreihen 36 und 37 mündet. Wie Fig. 4 zeigt, sind in Längsrichtung der Bürstleisten 31 aufeinanderfolgend mehrere Düsenbohrungen 35 mit gleichem Abstand voneinander angeordnet.

[0027] Eine besonders gute und intensive Strahlwirkung wird mit der Strahleinrichtung 13b (Fig. 5b) erreicht, die zusätzliche Düsenbohrungen 38 bzw. 39 jeweils in derselben Ebene der Bürstleiste 31' hat. Die Düsenbohrungen verlaufen von der Längsbohrung 32 aus schräg nach außen bis an die voneinander abgewandten Seiten der Borsten-Doppelreihe 36, 37.

[0028] Die Zuführung des Strahlmittels kann auch, wie Fig. 5c zeigt, direkt durch Befestigungsbohrungen 40, 41 der einzelnen Borstenbüschel 42 erfolgen. Die Bohrungen 40 erstrecken sich von einer im Querschnitt rechteckigen Ausnehmung 43 an der Innenseite des Leistenkörpers 44 aus bis an die Borstenbüschel 42. Die Ausnehmung 43 ist auf ihrer von den Borstenbüscheln abgewandten Seite durch eine Deckleiste 45 verschlossen und bildet einen Längskanal 32' der Strahleinrichtung 13c für die Zuführung des Strahlmittels.

[0029] Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 5c kann es vorteilhaft sein, zusätzliche, schräg verlaufende Düsenbohrungen vorzusehen, so wie in Fig. 5b gezeigt ist.

[0030] Die Fig. 6 und 7 zeigen eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Werkzeuges 3c, das zur kombinierten Hon-, Strahl- und Bürstbearbeitung der Lauffläche einer Zylinderbohrung vorgesehen ist. Zur Durchführung der Honbearbeitung ist das Werkzeug mit vier Honleisten 50 ausgerüstet, die in an sich bekannter Weise durch ein erstes Zustellsystem 51 in radialer Richtung zustellbar sind. Zwischen je zwei Honleisten 50 ist eine Bürstleiste 52 vorgesehen, die über ein ebenfalls bekanntes zweites Zustellsystem 53 unabhängig von den Honleisten 50 zustellbar ist. Vorzugsweise sind jeweils vier Hon- und Bürstleisten vorgesehen.

[0031] Die Strahleinrichtung 54 für das Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen kann, wie Fig. 6 zeigt, in die Bürstleisten 52 integriert sein. Sie sind entsprechend ausgebildet wie die Bürstleisten 31 nach Fig. 4.

[0032] Die Strahleinrichtung 54' kann auch entsprechend der beschriebenen Werkzeugausführung nach Fig. 2 in den Werkzeugkörper verlegt sein, wobei jeweils zwischen einer Honleiste 50 und einer Bürstleiste 52 Düsenöffnungen 55 vorgesehen sind (Fig. 7). Mit dem Werkzeug 3c ist es möglich, in einem Arbeitsgang drei Verfahrensschritte nacheinander oder gleichzeitig durchzuführen. So kann vorzugsweise während des Honens gleichzeitig gestrahlt werden, wodurch das Schneidverhalten der Honsteine durch optimale Schmierung, Wärme- und Späneabfuhr so verbessert wird, daß geringere Hondrücke möglich sind, was der Bildung der als Blechmantel bezeichneten Überlappungen entgegenwirkt. Geringere Hondrücke bedeuten auch eine geringere Werkstückverformung, wodurch auch die Bearbeitungsgenauigkeit an sich verbessert wird. An die Honbearbeitung schließt unmittelbar eine weitere Strahl- und zusätzliche Bürstbearbeitung an. Mit Beginn der Bürstbearbeitung wird vorzugsweise die Drehrichtung des Werkzeuges geändert, wodurch die beim Honvorgang entstandenen, als Blechmantel bezeichneten Überlappungen und Verquetschungen besser aufgerichtet und abgetragen werden können. Besonders gute Ergebnisse erhält man, wenn während des Bürstvorganges mit erhöhtem Strahldruck gearbeitet wird.

[0033] Die Fig. 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Werkzeuges 3d, das zur kombinierten Hon- und Hochdruckstrahlbearbeitung der Oberfläche eines Werkstückes, insbesondere der Lauffläche einer Zylinderbohrung vorgesehen ist. Das Werkzeug weist sechs Honleisten 56 auf, die, wie bekannt, am Umfang des Werkzeugkörpers 57 vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet und über ein Zustellsystem 58 radial zustellbar sind.

[0034] Im Werkzeugkörper 57 ist eine Strahleinrichtung 60 vorgesehen, die im wesentlichen aus zwei Längsbohrungen 62 und einem Paar nach außen gerichteter Düsenbohrungen 61 besteht, wobei je eine der beiden Längsbohrungen zwischen zwei benachbarten Honleisten 56 angeordnet ist. Die Längsbohrungen 62 sind jeweils mit einem Querkanal 63 und einem axial verlaufenden Ringkanal 64 verbunden. Über die Kanäle 62 bis 64 werden die Düsenbohrungen 61 von der Hochdruckquelle 9 (Fig. 1) über das Verteilersystem 10 mit Hochdruckflüssigkeit versorgt. Vorzugsweise sind die Düsenbohrungen 61 (Fig. 9) schräg nach außen und jeweils in Richtung auf die in Drehrichtung 65 nachfolgende Honleiste 56 ausgerichtet. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Winkel 66 zwischen der Achse der Düsenbohrung und der die Achse der Längsbohrung 62 enthaltenden Axialebene etwa 30° bis 60° beträgt. Die beiden Düsenbohrungen 61 und die beiden axial verlaufenden Längsbohrungen 62 liegen jeweils einander diametral gegenüber. Die Strahlbearbeitung kann im Anschluß an die Honbearbeitung, beispielsweise während mindestens eines mit geringer Hubgeschwindigkeit ausgeführten Hubes, durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die Strahlbearbeitung jedoch während des Ausfahrhubes des Werkzeuges aus der Werkstückbohrung nach beendeter Honbearbeitung durchgeführt, worauf die Oberfläche gebürstet wird.

[0035] Vorzugsweise wird die Strahlbearbeitung, zumindest zeitweise, während der Honbearbeitung durchgeführt. In diesem Fall sind im Werkzeugkörper 57, wie bei dem Werkzeug nach Fig. 2, mehrere Düsenbohrungen 61 in gleichen Abständen übereinander angeordnet.

[0036] Bei einer Ausführungsform eines Werkzeuges 3e ist, wie in Fig. 10 gezeigt, die Strahleinrichtung 70 in die Honleisten 71 integriert. Jede Honleiste 71 besteht aus einer Grundleiste 72, auf der ein Honstein 73 beispielsweise durch Kleben oder Löten befestigt ist. In der Grundleiste 72 ist die als Sacklochbohrung ausgebildete Längsbohrung 74 vorgesehen, die über einen Nippel 75 mit einem Druckschlauch 76 verbunden ist. Der Druckschlauch 76 ist an ein entsprechendes Verteilersystem 10 (Fig. 1) angeschlossen, wodurch die Längsbohrung 74 mit der Hochdruckquelle 9 verbunden ist.

[0037] An jede Längsbohrung 74 schließen mehrere in gleichen Abständen übereinander angeordnete Düsenbohrungen 77 oder Schlitze an. Sie verlaufen etwa radial nach außen und leiten das Strahlmittel durch die Honsteine und/oder unmittelbar neben den Honsteinen auf die Oberfläche des Werkstückes.

[0038] Verschiedene Ausführungsbeispiele der Honleiste 71 mit integrierter Strahleinrichtung 70a bis 70c sind in den Fig. 11a bis 11c im Querschnitt schematisch gezeigt.

[0039] Bei der Ausführung nach Fig. 11a ist der Honstein 73, wie bekannt, in einer Nut 85 einer entsprechend breiteren Grundleiste 72 aufgenommen und dort mit einer Kleb- oder Lötschicht 78 gehalten. Dadurch sind zu beiden Seiten des Honsteines 73 schmale Stege 79 der Grundleiste 72 gebildet. Von der zentralen Längsbohrung 74 der Strahleinrichtung 70a in der Grundleiste 72 aus verlaufen Düsenbohrungen 77 schräg nach außen und münden jeweils in einem der beiden Stege 79 aus. Wie Fig. 11a zeigt, wird das Strahlmittel unmittelbar zu beiden Seiten des Honsteines 73 austreten, wodurch neben der beabsichtigten Strahlwirkung eine gute Kühl- und Schmierwirkung für den Honstein erzielt wird.

[0040] Diese Wirkung wird bei einer Honleiste nach Fig. 11b noch dadurch verstärkt, daß durch das poröse Gefüge des Honsteines 73' zusätzlich Strahlflüssigkeit hindurchgedrückt wird. Zu diesem Zweck weist der Honstein 73' an seiner der Grundleiste 72' zugewandten Rückseite eine nutförmige Ausnehmung 80 auf, die über mehrere mit axialem Abstand übereinander angeordnete, radial verlaufende Bohrungen 81 oder Schlitze der Strahleinrichtung 70b mit der Längsbohrung 74 leitungsverbunden ist. Im Bereich der Mündungsöffnung der Bohrung 81 ist die Grundleiste 72' mit einer Erhöhung 82 versehen, welche in die nutförmige Ausnehmung 80 des Honsteines 73' ragt. Durch die Erhöhung 82 wird ein mögliches Verstopfen der Bohrung 81 beim Aufkleben des Honsteines auf die Grundleiste vermieden.

[0041] Bei feinen Körnungen und/oder weniger porösen Bindungen können, wie Fig. 11c zeigt, im Honstein 73' zusätzliche Düsenbohrungen 83 vorgesehen sein, die von der Ausnehmung 80 an nach außen verlaufen und in der Arbeitsfläche 84 des Honsteines münden.

[0042] Neben den gezeigten Ausführungsbeispielen sind selbstverständlich noch weitere Varianten möglich. So kann es vorteilhaft sein, verschieden ausgebildete Strahleinrichtungen innerhalb eines Werkzeuges zu kombinieren. Es können also neben Strahldüsen im Werkzeugkörper zusätzliche Strahldüsen innerhalb der Hon- und Bürstleisten vorgesehen sein.

Ansprüche

1. Verfahren zum Feinbearbeiten der Oberflächen von Bohrungen in Werkstücken, insbesondere von Kolbenlaufflächen an Verbrennungsmaschinen, wobei die Oberfläche durch Honen und Bürsten unter jeweils gleichen kinematischen Bedingungen bearbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zusätzlich durch Hochdruckstrahlen bearbeitet wird, wobei die Hochdruckstrahl- und die Bürstbearbeitung in einem Arbeitsgang und unter gleichen kinematischen Bedingungen wie der Honvorgang ausgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruckstrahl- und die Bürstbearbeitung mindestens zeitweise gleichzeitig ausgeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der kombinierten Hochdruckstrahl- und Bürstbearbeitung der Drehrichtung bei der vorausgegangenen Honbearbeitung entgegengesetzt ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hon-, die Hochdruckstrahl- und die Bürstbearbeitung in einem Arbeitsgang durchgeführt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß während der Honbearbeitung zumindest zeitweise gleichzeitig gestrahlt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlbearbeitung nach beendeter Honbearbeitung während des mit verminderter Hubgeschwindigkeit ausgeführten Ausfahrhubes des Werkzeuges aus der Werkstückbohrung durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Hochdruckstrahlen mit einem Strahldruck von etwa 100 bis 700 bar ausgeführt wird.

8. Bürstwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit etwa zylindrischem Werkzeugkörper, der an seinem Umfang Bürsten (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3, 3a bis 3e) zusätzlich mindestens eine Strahleinrichtung (13, 13', 13a bis 13c, 54, 54', 60, 70) mit Düsenöffnungen (8; 28; 28'; 35; 38; 39; 40; 55, 61, 77, 81, 83) enthält, die am Umfang des Werkzeugkörpers (12; 14) ausmünden.

9. Werkzeug nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (8; 28; 28'; 35; 38; 39; 40; 55, 61, 77, 81, 83) in im wesentlichen gleichen Abständen voneinander angeordnet und über ein Verteilersystem (10) mit einer Hochdruckflüssigkeitsquelle (9) verbunden sind.

10. Werkzeug nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bürsten (7) an Bürstleisten (15; 31; 31'; 52) angeordnet sind.

11. Werkzeug nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstleisten (15; 31; 31'; 52) am Werkzeugkörper (14) radial zur Achse des Werkzeuges (3; 3a bis 3e) verstellbar angeordnet sind.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkörper (14) mindestens einen axial verlaufenden Flüssigkeitskanal (22; 32; 32'; 62; 74) aufweist.

13. Werkzeug nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitskanal (32; 32'; 62; 74) als Sacklochbohrung ausgebildet ist.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (28; 28', 38; 39; 55; 61; 77) als Bohrungen ausgeführt sind, die schräg zur Werkzeugachse nach außen in Richtung auf die jeweils benachbarte Bürste (15; 31; 52) verlaufen.

15. Werkzeug nach den Ansprüchen 12 und 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlwinkel (30; 66) zwischen der Achse (L) der Düsenbohrung und einer die Achse (A') des Flüssigkeitskanals (22) enthaltenden Axialebene (E) des Werkzeugs etwa 30° bis 60° beträgt.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (35; 38 bis 40) innerhalb der Bürstleisten (31; 31'; 52) vorgesehen sind und vorzugsweise in einen Borstenbesatz der jeweiligen Bürstleiste (31) münden.

17. Werkzeug nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstleisten (31) jeweils mindestens eine radiale Düsenbohrung (35) und mindestens zwei beiderseits dieser Düsenbohrung (35) liegende, schräg nach außen gerichtete Düsenbohrungen (38 und 39) aufweisen, die sich vom Flüssigkeitskanal (32) aus divergierend nach außen erstrecken und vorzugsweise seitlich neben den Bürstleisten (36, 37) münden.

18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (3c) zusätzlich zu den Bürsten (52) und der Strahleinrichtung (60; 70) zustellbare Honleisten (50; 56; 71) aufweist.

19. Werkzeug nach den Ansprüchen 10 und 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bürstleisten (52) und die Honleisten (50; 56; 71) unabhängig voneinander durch je ein Zustellsystem (51 und 53) radial zustellbar sind.

20. Werkzeug nach den Ansprüchen 8 bis 13 und 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strahleinrichtung (70) den Honleisten (71) zugeordnet ist.

21. Werkzeug nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (77; 81) jeweils in einer Grundleiste (72) der zugehörigen Honleiste (71) vorgesehen sind.

22. Werkzeug nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (77; 81) in der Arbeitsfläche der Honsteine und/oder neben den Honsteinen ausmünden.

23. Werkzeug nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einem Honstein (73') und der zugehörigen Grundleiste (72) eine nutförmige Ausnehmung (80) vorgesehen ist, die über eine etwa radiale Düsenöffnung (81) mit dem Längskanal (74) leitungsverbunden ist.

Claims

1. Method for the fine machining of the surfaces of bores in work-pieces, in particular the working surfaces of pistons in internal combustion engines, the surface being machined by honing and brushing under respectively identical kinematic conditions, characterised in that the surface is additionally machined by high pressure jets, the high pressure jet and brush machining being carried out in one process and under the same kinematic conditions as the honing process.

2. Method according to Claim 1, characterised in that the high pressure jet and brush machining are carried out at least occasionally at the same time.

3. Method according to Claim 1 or 2, characterised in that the direction of rotation of the combined high pressure jet and brush machining opposes the direction of rotation during the preceding honing machining.

4. Method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the honing, the high pressure jet and the brush machining are carried out in one process.

5. Method according to one of Claims 1 to 4, characterised in that during the honing machining, machining with the jet is carried out at least occasionally at the same time.

6. Method according to one of Claims 1 to 5, characterised in that the jet machining is carried out after the honing machining is completed, during the retraction stroke of the tool from the work-piece bore carried out at a reduced stroke speed.

7. Method according to one of Claims 1 to 6, characterised in that the high pressure jetting is carried out at a jet pressure of approximately 100 to 700 bars.

8. Brushing tool for carrying out the method according to one of Claims 1 to 7, with an approximately cylindrical tool body, which comprises brushes (7) on its periphery, characterised in that the tool (3, 3a to 3e) additionally contains at least one jet device (13, 13', 13a to 13c, 54, 54', 60, 70) with nozzle apertures (8; 28; 28'; 35; 38; 39; 40; 55, 61, 77, 81, 83), which open out on the periphery of the tool body (12; 14).

9. Tool according to Claim 8, characterised in that the nozzle apertures (8; 28; 28'; 35; 38; 39; 40; 55, 61, 77, 81, 83) are arranged at substantially equal distances apart and are connected by way of a distribution system (10) to a source (9) of high pressure liquid.

10. Tool according to Claim 8 or 9, characterised in that the brushes (7) are arranged on brush bars (15; 31; 31'; 52).

11. Tool according to Claim 10, characterised in that the brush bars (15; 31; 31'; 52) are disposed on the tool body (14) so that they are radially adjustable with respect to the axis of the tool (3; 3a to 3e).

12. Tool according to one of Claims 8 to 11, characterised in that the tool body (14) comprises at least one liquid channel (22; 32; 32'; 62; 74) extending axially.

13. Tool according to Claim 12, characterised in that the liquid channel (32; 32'; 62; 74) is constructed as a blind bore.

14. Tool according to one of Claims 8 to 13, characterised in that the nozzle apertures (28; 28', 38; 39; 55; 61; 77) are constructed as bores, which extend outwards in the direction of the respective adjacent brush (15; 31; 52), obliquely with respect to the axis of the tool.

15. Tool according to Claims 12 and 14, characterised in that the jet angle (30; 66) between the axis (L) of the nozzle bore and an axial plane (E) of the tool containing the axis (A') of the liquid channel (22) amounts to approximately 30° to 60°.

16. Tool according to one of Claims 10 to 15, characterised in that the nozzle apertures (35; 38 to 40) are provided within the brush bars (31; 31'; 52) and preferably open out in a bristle edging of the respective brush bar (31).

17. Tool according to Claim 16, characterised in that the brush bars (31) respectively have at least one radial nozzle bore (35) and at least two nozzle bores (38 and 39) directed obliquely outwards and located on both sides of this nozzle bore (35), which bores (38 and 39) extend outwards, diverging from the liquid channel (32) and preferably open out laterally beside the brush bars (36, 37).

18. Tool according to one of Claims 8 to 17, characterised in that in addition to the brushes (52) and the jet device (60; 70), the tool (3c) comprises adjustable honing bars (50; 56; 71).

19. Tool according to Claims 10 and 18, characterised in that the brush bars (52) and the honing bars (50; 56; 71) can be adjusted radially independently of each other respectively by a feed system (51 and 53).

20. Tool according to Claims 8 to 13 and 18 or 19, characterised in that the jet device (70) is associated with the honing bars (71).

21. Tool according to Claim 20, characterised in that the nozzle apertures (77; 81) are respectively provided in a bottom bar (72) of the associated honing bar (71).

22. Tool according to Claim 21, characterised in that the nozzle apertures (77; 81) open out in the working surface of the honing stones and/or beside the honing stones.

23. Tool according to Claim 21 or 22, characterised in that provided respectively between one honing stone (73') and the associated bottom bar (72) is a groove-like recess (80), which is connected as a line by way of an approximately radial nozzle aperture (81) to the longitudinal channel (74).

Revendications

1. Méthode de finissage des surfaces d'alésages dans des pièces, des surfaces frottantes de piston sur des moteurs à combustion interne, notamment, la surface étant usinée par honage et brossage dans des conditions cinématiques respectivement égales, caractérisée en ce que la surface est soumise à un traitement supplémentaire par projection de jet sous haute pression, le brossage et le balayage au jet étant réalisés en une passe et dans les mêmes conditions cinématiques que le honage.

2. Méthode suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le brossage et la projection de jet sous haute pression sont réalisés simultanément, temporairement du moins.

3. Méthode suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le sens de rotation du traitement combiné à la brosse et au jet sous haute pression est contraire à celui de l'opération précédente de honage.

4. Méthode suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le honage, la projection de jet sous haute pression et le brossage sont réalisés en une passe.

5. Méthode suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le honage s'accompagne de la projection, temporairement du moins.

6. Méthode suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la projection est réalisée à la fin du honage, pendant la course de sortie de l'outil de l'alésage de la pièce à vitesse réduite.

7. Méthode suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la projection de jet sous haute pression est assurée avec une pression de jet de l'ordre de 100 à 700 bars.

8. Outil de brossage pour la réalisation de la méthode suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, avec un corps d'outil à peu près cylindrique muni de brosses (7) sur son pourtour, caractérisé en ce que l'outil (3, 3a à 3e) comporte en outre un dispositif de projection au moins (13, 13', 13a à 13c, 54, 54', 60, 70) avec des orifices de buses (8; 28; 28'; 35; 38; 39; 40; 55, 61, 77, 81, 83), qui débouchent sur le pourtour du corps d'outil (12; 14).

9. Outil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les orifices de buses (8; 28; 28'; 35; 38; 39; 40; 55, 61, 77, 81, 83) sont disposés à des distances essentiellement égales, et sont reliés à une source de liquide sous haute pression (9) par l'intermédiaire d'un système répartiteur (10).

10. Outil suivant l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les brosses (7) sont disposées sur des barres de brossage (15; 31; 31'; 52).

11. Outil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les barres de brossage (15; 31; 31'; 52) sont disposées sur le corps d'outil (14), avec une possibilité de déplacement dans le sens radial par rapport à l'axe de l'outil (3; 3a à 3e).

12. Outil suivant l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le corps d'outil (14) présente un conduit de liquide au moins (22; 32; 32'; 62; 74), prévu dans le sens axial.

13. Outil suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le conduit de liquide (32; 32'; 62; 74) est réalisé sous forme de trou borgne.

14. Outil suivant l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que les orifices de buses (28; 28', 38; 39; 55; 61; 77) sont réalisés sous forme de trous, qui s'étendent à l'oblique par rapport à l'axe de l'outil, vers l'extérieur, en direction de la brosse (15; 31; 52) respectivement voisine.

15. Outil suivant les revendications 12 et 14, caractérisé en ce que l'angle de projection (30; 66), entre l'axe (L) du trou de buse et un plan axial (E) de l'outil, comportant l'axe (A') du conduit de liquide (22), est de l'ordre de 30 à 60°.

16. Outil suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que les orifices de buses (35; 38 à 40) sont prévus à l'intérieur des barres de brossage (31; 31'; 52), et débouchent de préférence dans une garniture de fibres de la barre de brossage respective (31).

17. Outil suivant la revendication 16, caractérisé en ce que les barres de brossage (31) présentent respectivement un trou de buse radial (35) au moins et deux trous de buses (38 et 39) au moins, situés de part et d'autre de ce trou (35) et dirigés à l'oblique vers l'extérieur, ces trous divergeant en direction de l'extérieur, à partir du conduit de liquide (32), et débouchant de préférence latéralement, à côté des barres de brossage (36, 37).

18. Outil suivant l'une quelconque des revendications 8 à 17, caractérisé en ce que l'outil (3c), outre les brosses (52) et le dispositif de projection (60; 70), présente des barres d'abrasifs (50; 56; 71) dotées d'une possibilité de déplacement.

19. Outil suivant les revendications 10 et 18, caractérisé en ce que les barres de brossage (52) et les barres d'abrasifs (50; 56; 71) peuvent être déplacées dans le sens radial, indépendamment les unes des autres, par un système d'avance respectif (51 et 53).

20. Outil suivant les revendications 8 à 13 et 18 ou 19, caractérisé en ce que le dispositif de projection (70) est associé aux barres d'abrasifs (71).

21. Outil suivant la revendication 20, caractérisé en ce que les orifices de buses (77; 81) sont respectivement prévus dans une barre de base (72) de la barre d'abrasifs (71) correspondante.

22. Outil suivant la revendication 21, caractérisé en ce que les orifices de buses (77; 81) débouchent dans la surface de travail des pierres à abraser et/ou à côté de ces dernières.

23. Outil suivant l'une des revendications 21 et 22, caractérisé en ce qu'un évidement en forme de rainure (80), qui communique avec le conduit longitudinal (74) par un orifice de buse (81) à peu près radial, est prévu entre chaque pierre à abraser (73') et la barre de base correspondante (72).

Zeichnung