DE102019128351A1

DE102019128351A1 - Honmaschine und ein Verfahren zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück

Info

Publication number: DE102019128351A1
Application number: DE102019128351.5A
Authority: DE
Inventors: Oliver Bey; Michael Petschi
Original assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Gehring Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-04-22
Also published as: WO2021078775A1; CN114555295B; EP3860804A1; CN114555295A; US20220371149A1; EP3860804B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Honmaschine und ein Verfahren zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück, insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen und einer Lagergassenbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse.

Description

Die Erfindung betrifft eine Honmaschine zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück, insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen und einer Lagergassenbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Honmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 2, eine Honmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 3 sowie eine Honmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4 und ein Verfahren zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück, insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen und einer Lagergassenbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9, ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 11.
Das Zylinderkurbelgehäuse, welches oft auch als „Kurbelgehäuse“ oder „Motorblock“ bezeichnet wird, ist wesentlicher Bestandteil von Verbrennungsmotoren bzw. Brennkraftmaschinen, wie sie beispielsweise in Personen- oder Lastkraftwagen, Flugzeugen, Schiffen oder stationären Anlagen Einsatz finden. Die am weitesten verbreitete Bauform sind Mehrzylindermotoren, deren Kolben über Pleuel mit der rotierenden Kurbelwelle verbunden sind, die die vom Motor erzeugte Kraft an Räder, Schiffsschrauben, Propeller, Generatoren oder dergleichen weiterleitet.
Das Zylinderkurbelgehäuse ist ein Beispiel für ein Werkstück mit orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen.
Innerhalb des Motorblocks liegen mehrere Zylinderbohrungen in gerader Reihe nebeneinander. Die Kurbelwelle liegt in Reihen- oder V-Motoren unterhalb, in einem Boxermotor zwischen den Zylindern und stützt sich am Zylinderkurbelgehäuse in den Lagerstellen der Kurbelwellenlagerbohrung ab. Die Lagerstellen sind in der Regel als Gleitlager, gegebenenfalls auch als Wälzlager ausgeführt. Um einen hohen Rundlauf der Kurbelwelle zu gewährleisten und damit unerwünschte Verschleißerscheinungen und Schwingungen im Betrieb zu minimieren, muss die Kurbelwelle hohen Formtoleranzanforderungen entsprechen. Auch die Lagerstellen sind hinsichtlich ihrer Größe und Lage im Zylinderkurbelgehäuse eng toleriert.
Die relativ engen Toleranzen der maßgebenden Teile eines Verbrennungsmotors und eines Zylinderkurbelgehäuses ergeben sich aus den komplexen Funktionen dieser Teile. Die Form, das Maß und die Oberflächentopografie der Zylinderbohrung bestimmen dabei maßgeblich den Verschleiß, die Reibung, den Ölverbrauch und die Emissionswerte des Verbrennungsmotors sowie, als Folge der Reibung, auch die Leistung und den Wirkungsgrad. Das komprimierte Brennraumvolumen bestimmt vor allem die Verdichtung des Motors. Diese hat Auswirkungen auf die Leistung und durch den Verbrennungsverlauf auch Einfluss auf die Emissionswerte sowie auf Motorgeräusche.
Die exakte Position der Kurbelwelle relativ zu den Kolben bzw. zu den Zylinderbohrungen ist unter anderem wichtig zur Verschleißminderung an den hoch belasteten Motorteilen. Das sind insbesondere Kolben/Kolbenbolzen, Pleuel sowie Lager des Pleuels auf der Kurbelwelle als auch die Lagerung der Kurbelwelle im Zylinderkurbelgehäuse. Bei der Position der Bohrungsachse spielt nicht nur die absolute Position im Raum, sondern auch ihre Winkellage bzw. Orientierung eine Rolle. Beispielsweise laufen bei Schaltgetrieben mit Kupplung die Kurbelwelle und die Eingangswelle des Getriebes gemeinsam. Daher ist hier eine genaue Koaxialität der beiden Wellen entscheidend für eine hohe Lebensdauer.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Honmaschine und ein Verfahren zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück, wie eben dem eingangs beschriebenen Zylinderkurbelgehäuse, bereitzustellen, wobei die Bohrungen in einem Werkstück innerhalb einer kurzen Gesamtbearbeitungszeit mit hoher Präzision in einem sicheren Prozess komplett mittels Honen bearbeitet werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Honmaschine zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück gelöst, wobei die Honmaschine umfasst:

Eine Maschinenbasis und ein auf der Maschinenbasis angeordnetes maschineninternes Transportsystem.

Das Transportsystem umfasst einen Drehtisch, der um eine vertikale Drehtischachse drehbar ist. Der Drehtisch weist mehrere Werkstückaufnahmen auf. Die Werkstückaufnahmen sind mit radialem Abstand zur Drehtischachse in Umfangsrichtung zueinander versetzt derart angeordnet, dass ein in einer Werkstückaufnahme aufgenommenes Werkstück durch Drehung des Drehtischs nacheinander entlang einer Kreisbahn transportierbar und unterschiedlichen Arbeitsstationen der Honmaschine zuführbar ist. Mit andern Worten der Drehtisch bewegt Werkstücke entlang einer Kreisbahn von Arbeitsstation zu Arbeitsstation. Mit dem Transportsystem ist ein schneller Transport der Werkstücke zwischen den unterschiedlichen Arbeitsstationen möglich. Der Drehtisch kann als Hub-Drehtisch ausgestaltet sein. Der Drehtisch bzw. die Platte des Drehtisches kann rund aber auch eine andere geometrische Form, z. B. dreieckig oder quadratisch, aufweisend ausgebildet sein.
Durch das maschineninterne Transportsystem und insbesondere den Drehtisch ist es bspw. möglich, mit einer einzigen Ladestation zum Beladen und Entladen der Werkstückaufnahme auszukommen. Im Gegensatz zu Transportmaschinen ist es also möglich, dass die Werkstücke die Honmaschine an der gleichen Stelle verlassen, an der sie der Honmaschine zugeführt wurden. Dies erleichtert das Be- und Entladen und insbesondere auch die Ankopplung der Honmaschine an ein externes Fördersystem. Mithilfe eines externen Fördersystems kann die Honmaschine bei Bedarf mit anderen Honmaschinen und/oder mit sonstigen Bearbeitungsmaschinen zur Bildung einer Fertigungsanlage verkettet werden.
Dabei ist mindestens eine der Arbeitsstationen eine Vertikal-Honstation, die mindestens eine Vertikal-Honeinheit aufweist. Die Vertikal-Honeinheit weist eine Honspindel mit einem Honwerkzeug auf, wobei die Spindelachse parallel zur Drehtischachse ausgerichtet ist. Die Honbearbeitung einer in vertikaler Richtung ausgerichteten Bohrung geschieht mittels einer um eine Spindelachse rotierenden und entlang der Spindelachse translatorischen Relativbewegung zwischen Werkstück und Honspindel bzw. Honwerkzeug. Diese Relativbewegung erfolgt typischerweise oszillierend. Die Spindel wird also typischerweise in der Bohrung rotiert und entlang der Bohrungsachse hin und her bewegt.
Eine weitere Arbeitsstation ist eine Horizontal-Honstation, die mindestens eine Horizontal-Honeinheit aufweist. Die Horizontal-Honeinheit weist eine Honspindel mit einem Honwerkzeug auf. Die Honbearbeitung einer in horizontaler Richtung ausgerichteten Bohrung geschieht mittels einer um eine Horizontal-Spindelachse rotierenden und entlang der Horizontal-Spindelachse translatorischen Relativbewegung zwischen Werkstück und Honspindel bzw. Honwerkzeug. Diese Relativbewegung erfolgt typischerweise oszillierend. Die Spindel wird also typischerweise in der Bohrung rotiert und entlang der Bohrungsachse hin und her bewegt. Beim Honen der horizontal angeordneten Bohrung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Honwerkzeug rotiert wird und lediglich einmal translatorisch in die Bohrung hinein und wieder hinausbewegt wird. Typischerweise werden hierbei Honleisten des Werkzeugs auf ein Übermaß eingestellt, also auf einen Bearbeitungsdurchmesser, der geringfügig größer ist als der Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung.
Die Honmaschine weist weiter eine Aktuatoreinheit auf. Diese ist derart ausgebildet und angeordnet, dass die Aktuatoreinheit zur Durchführung der Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation das Werkstück bewegt.
Dabei kann die Honspindel der Horizontal-Honeinheit insbesondere während der Durchführung der Honbearbeitung unbeweglich in der Honmaschine angeordnet sein. Es ist aber auch denkbar, dass während der Durchführung der Honbearbeitung zusätzlich zur Bewegung des Werkstücks die Honspindel der Horizontal-Honeinheit sich ebenfalls, insbesondere gegenläufig, bewegt an der oben beschriebenen Relativbewegung zwischen Werkstück und Honspindel beteiligt.
Durch das Bewegen des Werkstücks mittels der Aktuatoreinheit kann die Bewegung der Horizontal-Honeinheit reduziert, oder bei feststehender Horizontal-Honeinheit nur auf die Drehung der Honspindel beschränkt werden. Dadurch erhöht sich die Präzision, mit der die Honspindel bzw. das Honwerkzeug während der Honbearbeitung eingesetzt werden kann. Ein präziseres Gesamtergebnis der Honoperation ist die Folge.
Weiter wird die zu lösende Aufgabe durch eine Honmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei das maschineninterne Transportsystem derart ausgebildet, dass zur Durchführung der Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation das Werkstück von dem Drehtisch bewegt wird. Dabei findet die Honbearbeitung außerhalb des Drehtisches statt. Das Werkstück wird insbesondere außerhalb der Kreisbahn, auf der der Drehtisch die Werkstücke bewegt, transportiert. Es ist denkbar, dass das Werkstück außerhalb des Drehtisches gedreht und ausgerichtet wird. Dabei ist typischerweise eine Einrichtung zur Bewegung des Werkstücks vom Drehtisch vorgesehen, die das Werkstück auch zurück auf den Drehtisch bewegt. Bei der Bewegung vom Drehtisch verlässt das Werkstück die Honmaschine nicht. Typischerweise erfolgt die Bearbeitung zwar außerhalb des Drehtisches jedoch auf der gleichen Maschinenbasis auf der auch der Drehtisch angeordnet ist.
Dadurch dass die Honbearbeitung außerhalb des Drehtisches stattfindet, wird ein Übertragen von unerwünschten durch die Honbearbeitung bedingten Vibrationen und Schwingungen auf den Drehtisch verhindert oder zumindest minimiert. Andere auf dem Drehtisch sich befindende Werkstücke werden somit ebenfalls von diesen Vibrationen bzw. Schwingungen entkoppelt. Eine Erhöhung der Präzision bei der Bearbeitung der Werkstücke an den anderen Arbeitsstationen ist die Folge.
Weiter wird die zu lösende Aufgabe durch eine Honmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder Anspruchs 2 gelöst, wobei sich die Horizontal-Spindelachse entlang einer Bearbeitungsrichtung erstreckt. Auch die translatorische Relativbewegung während der Honbearbeitung geschieht entlang einer durch die Bearbeitungsrichtung vorgegebenen Achse. Dabei verläuft die Bearbeitungsrichtung parallel zu einer radial durch die Drehtischachse erstreckten Richtung, jedoch beabstandet zur Drehtischachse. Mit anderen Worten, die Bearbeitungsrichtung verläuft entlang einer Geraden, die nicht durch den Drehtisch-Mittelpunkt verläuft.
Dadurch kann die Horizontal-Honeinheit auf der Honmaschine flexibler angeordnet und ausgerichtet werden. Es können beispielsweise auch mehrere, insbesondere zwei Horizontal-Honeinheiten nebeneinander und/oder parallel zueinander auf der Honmaschine angeordnet sein. Eine Beschleunigung des Gesamtprozesses ist die Folge.
Weiter wird die zu lösende Aufgabe durch eine Honmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 1, Anspruchs 2 oder Anspruchs 3 gelöst, wobei die Horizontal-Honstation eine Werkstückaufnahme aufweist, die eine Rotationseinrichtung mit einer Drehachse, die parallel zur Drehtischachse verläuft, umfasst, mit der die Ausrichtung des Werkstücks veränderbar ist. So kann die Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation in einer anderen Ausrichtung erfolgen als in der Vertikal-Honstation.
Dadurch kann die Horizontal-Honeinheit auf der Honmaschine flexibler angeordnet und ausgerichtet werden. Bei einem feststehenden oder einem auf dem Drehtisch fest angeordneten Werkstück mit einer fixen Ausrichtung wäre die Position und Ausrichtung der Horizontal-Honeinheit durch die Orientierung bzw. Ausrichtung des Werkstücks vorgegeben.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der beanspruchten Honmaschinen sind alle Arbeitsstation der jeweiligen Honmaschine auf einer gemeinsamen Maschinenbasis angeordnet. Durch die Anordnung des Drehtisches und mindestens einer aller Arbeitsstationen auf der Maschinenbasis wird die Kompaktheit und Taktgeschwindigkeit der Honmaschine erhöht.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der beanspruchten Honmaschine, weist die Honmaschine mindestens zwei Vertikal-Honstationen auf. Dabei weist mindestens eine Vertikal-Honstation eine Vertikal-Honeinheit auf, die an einem portalartigen Träger mittels Schlitten verfahrbar angeordnet ist. Es können auch alle Vertikal-Honeinheiten mittels Schlitten an dem portalartigen Träger verfahrbar angeordnet sein. Durch den Einsatz mehrerer Vertikal-Honstationen und/oder Vertikal-Honeinheiten ist ein gleichzeitiges Bearbeiten mehrerer in vertikaler Richtung ausgerichteten Bohrungen möglich. Es ist auch denkbar, dass eine Vertikal-Honstation mehrere vertikale Honeinheiten aufweist, sodass an einem sich in einer Vertikal-Honstation befindenden Werkstück gleichzeitig an mehreren in vertikaler Richtung ausgerichteten Bohrungen Honoperationen durchgeführt werden können. Entsprechend können auch an sich in verschiedenen Vertikal-Honstationen befindenden verschiedenen Werkstücken gleichzeitig an mehreren in vertikaler Richtung ausgerichteten Bohrungen Honoperationen durchgeführt werden. Durch das gleichzeitige Durchführen mehrerer Honoperationen wird die Gesamtbearbeitungszeit der Honmaschine reduziert.
Mindestens eine der Arbeitsstationen kann auch eine Leerstation sein oder eine Arbeitsstation für die Durchführung anderer Bearbeitungsoperationen, wie z. B. Anfasen, dienen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der beanspruchten Honmaschine, weist die Honmaschine vier Arbeitsstationen auf. Dabei ist die erste Arbeitsstation als Be- und Entladestation ausgebildet. Hier wird ein zu bearbeitendes Werkstück auf den Drehtisch platziert bzw. ein bearbeitetes Werkstück vom Drehtisch entnommen.
Eine zweite Arbeitsstation ist als eine erste Vertikal-Honstation ausgebildet. Diese kann insbesondere zum Vorhonen benutzt werden.
Eine dritte Arbeitsstation ist als Horizontal-Honstation ausgebildet. Hier werden die horizontalen Honoperationen durchgeführt.
Eine vierte Arbeitsstation ist das eine zweite Vertikal Honstation ausgebildet. Diese kann insbesondere zum Fertighonen benutzt werden.
Dabei ist die Transportrichtung des Drehtisches von der ersten über die zweite bzw. die dritte zur vierten Arbeitsstation hin. Nach dem Durchlaufen der vierten Arbeitsstation wird das Werkstück wieder zurück zur ersten Arbeitsstation transportiert. Diese Anzahl an Arbeitsstationen und deren jeweilige Ausgestaltung, nämlich, eine Be-/Entladestation, zwei Vertikal-Honstationen, eine Horizontal-Hohnstation, optimiert auf der einen Seite die Gesamtbearbeitungszeit der Werkstücke durch möglichst viele zeitgleiche Operationen und ermöglicht auf der anderen Seite eine möglichst kompakte Honmaschine, die präzise arbeitet. Insbesondere kann eine derartige Aufteilung das Verfahren bzw. Verschwenken des Werkstücks in der Horizontal-Honstation vorteilhaft in den Arbeitstakt integrieren. Gleiches gilt für die Beschleunigung des Werkstücks, wenn dieses bewegt wird.
Ferner wird die zu lösende Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Dabei wird bei der Durchführung der Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation das Werkstück bewegt. Insbesondere die Honspindel der Horizontal-Honeinheit wird zumindest in Richtung der translatorischen Relativbewegung unbewegt gehalten.
Durch das Bewegen des Werkstücks kann die Bewegung der Horizontal-Honeinheit reduziert, oder bei feststehender Horizontal-Honeinheit nur auf die Drehung der Honspindel bzw. eines an der Honspindel angeordneten Honwerkzeugs beschränkt werden. Dadurch erhöht sich die Präzision, mit der die Honspindel bzw. das Honwerkzeug während der Honbearbeitung eingesetzt werden kann. Ein präziseres Gesamtergebnis der Honoperation ist die Folge. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte entsprechen teilweise entsprechenden strukturellen Ausbildungen der beschriebenen Honmaschinen. Die entsprechend genannten Vorteile sind auch bei den Verfahrensschritten gegeben.
Weiter wird die zu lösende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst, wobei zur Durchführung der Horizontal-Honbearbeitung das Werkstück von dem Drehtisch wegbewegt wird, und die Honbearbeitung außerhalb des Drehtisches durchgeführt wird, insbesondere wobei das Werkstück außerhalb der Kreisbahn, auf der der Drehtisch die Werkstücke bewegt, bewegt wird.
Dadurch dass die Honbearbeitung außerhalb des Drehtisches stattfindet, wird ein Übertragen von unerwünschten durch die Honbearbeitung bedingten Vibrationen und Schwingungen auf den Drehtisch verhindert oder zumindest minimiert. Andere auf dem Drehtisch sich befindende Werkstücke werden somit ebenfalls von diesen Vibrationen bzw. Schwingungen entkoppelt. Eine Erhöhung der Präzision bei der Bearbeitung der Werkstücke an den anderen Arbeitsstationen ist die Folge.
Weiter wird die zu lösende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 8 oder Anspruchs 9 gelöst, wobei die Horizontal-Spindelachse entlang einer Bearbeitungsrichtung verläuft. Die translatorische Relativbewegung während der Honbearbeitung geschieht entlang dieser Achse. Die Bearbeitungsrichtung ist parallel zu einer radial durch die Drehtischachse verlaufenden Richtung, jedoch zur Drehtischachse beabstandet. Mit anderen Worten, die Bearbeitungsrichtung erstreckt sich entlang einer Geraden die nicht durch die Drehtischachse verläuft.
Dadurch kann die Horizontal-Honeinheit flexibler angeordnet und ausgerichtet werden. Es können beispielsweise auch zwei Horizontal-Honeinheiten nebeneinander und parallel zueinander positioniert werden. Es ist ebenso denkbar eine Horizontal-Honeinheit und eine Messstation nebeneinander und parallel zueinander zu positionieren. Eine Beschleunigung des Gesamtprozesses ist die Folge.
Weiter wird die zu lösende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 8, Anspruchs 9 oder Anspruchs 10 gelöst, wobei vor der Durchführung der Horizontal-Honbearbeitung die Ausrichtung des Werkstücks verändert wird. Es ist ebenso denkbar, dass die Ausrichtung des Werkstücks während der Durchführung und/oder nach der Durchführung der Horizontal-Honbearbeitung verändert wird.
Dadurch kann die Horizontal-Honeinheit flexibler angeordnet und ausgerichtet werden. Bei einem feststehenden oder einem fest angeordneten Werkstück wäre die Position und Ausrichtung der Horizontal-Honeinheit durch die Orientierung bzw. Ausrichtung des Werkstücks vorgegeben.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Honmaschine;
2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Honmaschine gemäß 1;
3 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Honmaschine und
4 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Honmaschine gemäß 3.

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren tragen sich entsprechende Bauteile und Elemente gleiche Bezugszeichen. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind nicht in allen Figuren sämtliche Bezugszeichen wiedergegeben.
1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Honmaschine 10 zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück 12. Die Honmaschine 10 umfasst eine Maschinenbasis 14, auf der ein Transportsystem 16 angeordnet ist. Das Transportsystem 16 umfasst einen Drehtisch 18, der drehbar um seine vertikale Drehtischachse 20 ist. Auf dem Drehtisch 18 sind vier Werkstückaufnahmen 22 angeordnet, wobei jede der Werkstückaufnahmen 22 ein Werkstück 12 aufnehmen kann. Durch die Drehung des Drehtisches 18 um die Drehtischachse 20 werden die Werkstücke 12 auf einer Kreisbahn transportiert. Dabei werden die Werkstücke 12 den einzelnen Arbeitsstationen zugeführt. Es sind vier Arbeitsstationen durch vier Werkstücke 12 angedeutet. Die in 1 rechts dargestellte Arbeitsstation ist eine Horizontal-Honstation 24. Die Horizontal-Honstation 24 umfasst eine Horizontal-Honeinheit 26, welche eine Honspindel 28 mit einem Honwerkzeug aufweist. Die Honspindel 28 bzw. das Honwerkzeug ist entlang einer Horizontal-Spindelachse 30 ausgerichtet. Somit erfolgt die horizontale Honoperation entlang dieser Horizontal-Spindelachse 30.
Die Honmaschine 10 umfasst des Weiteren eine Aktuatoreinheit 32, die auf der Maschinenbasis 14 angeordnet ist und die mittels eines Schienensystems das Werkstück 12 entlang der Horizontal-Spindelachse 30 hin- und herbewegen kann. Im Betrieb wird das Werkstück 12 in radialer Richtung vom Drehtisch 18 bewegt, so dass kein direkter Kontakt mehr zwischen Werkstück 12 und Drehtisch 18 besteht, der Drehtisch quasi von dem Werkstück vibrationsentkoppelt ist. Durch eine solche Entkoppelung des Werkstücks 12 wird verhindert das während der Durchführung der horizontalen Honoperationen entstehenden Vibrationen bzw. Schwingungen sich über das Werkstück 12 auf den Drehtisch 18 und somit auf andere Werkstücke 12 bzw. Arbeitsstationen ausbreiten.
Bevor eine horizontale Honoperation am Werkstück 12 durchgeführt wird, wird das Werkstück 12 in der Aktuatoreinheit 32 derart ausgerichtet, dass eine entlang einer horizontalen Richtung ausgerichtete Bohrung, die gehont werden soll, entlang der Horizontal-Spindelachse 30 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Horizontal-Honeinheit 26 fest auf der Maschinenbasis 14 angeordnet, sodass auch die Honspindel 28 entlang der Horizontal-Spindelachse 30 unbeweglich ist. Die Honspindel 28 bzw. das Honwerkzeug führt während der Durchführung der horizontalen Honoperation lediglich eine Drehung durch. Das Werkstück 12 wird mittels der Aktuatoreinheit 32 entlang der Horizontal-Spindelachse 30 hin- und herbewegt, während sich die Honspindel 28 bzw. das Honwerkzeug dreht, sodass die Honoperation an der zuvor entlang der Horizontal-Spindelachse 30 ausgerichteten Bohrung durchgeführt werden kann. Nach der Durchführung der Horizontal Honoperation wird das Werkstück 12 wieder in der Werkstückaufnahme 22 des Drehtisches 18 aufgenommen und durch Drehung des Drehtisches 18 um seine vertikale Drehtischachse 20 zur nächsten Arbeitsstation transportiert.
Bei den einzelnen Arbeitsstationen kann es sich um eine Be-und Entladestation, eine Vertikal-Honstation, eine Messstation oder eine weitere Horizontal-Honstation 24 handeln. So kann beispielsweise die in 1 links durch das Werkstück 12 angedeutete Arbeitsstation eine Be- und Entladestation sein und die in 1 oben und unten durch Werkstücke 12 angedeuteten Arbeitsstationen Vertikal-Honstationen mit nicht dargestellten Vertikal-Honeinheiten sein. Dabei kann insbesondere die in 1 oben durch das Werkstück 12 angedeutete Arbeitsstation zum vertikalen Vorhonen eingesetzt werden und die in 1 unten durch das Werkstück 12 angedeutete Arbeitsstation kann zum vertikalen Fertighonen eingesetzt werden. Mindestens eine der Arbeitsstationen kann aber auch eine Messstation sein, mit der die durchgeführten Honoperationen an den jeweiligen Bohrungen nachgemessen und kontrolliert werden können. Es ist aber auch denkbar, dass die Messung mittels einer Messeinheit 34 an einer Arbeitsstation durchgeführt wird, die keine Messstation ist.
Die in 1 abgebildete Messeinheit 34 ist mittels Schlitten auf der Maschinenbasis 14 derart angeordnet, dass ein Nachmessen der horizontalen Bohrung möglich ist, während sich das Werkstück 12 beispielsweise in der Arbeitsstation zum vertikalen Formhonen (siehe oben) befindet.
2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Honmaschine 10 gemäß 1. Hier ist deutlich zu sehen das zur Durchführung der Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation 26 das Werkstück 12 radial nach außen außerhalb des Drehtisches 18 bewegt wird, um die oben beschriebene Entkoppelung des Werkstücks 12 vom Drehtisch 18 zu erzielen. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel der Drehtisch 18 als Hub-Drehtisch ausgeführt. Somit kann der Drehtisch 18 nach dem Transportieren der Werkstücke 12 in die jeweils nächste Arbeitsstation abgesenkt werden. Die Werkstücke 12 verbleiben dann in den jeweiligen Arbeitsstationen und sind nicht mehr mit dem Drehtisch 18 direkt verbunden. Somit entfällt der Drehtisch 18 als ein mögliches Übertragungsmedium von unerwünschten Schwingungen bzw. Vibrationen, die an den einzelnen Arbeitsstationen entstehen können, zwischen den einzelnen Werkstücken 12 bzw. Arbeitsstationen.
3 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Honmaschine 10. Auch hier sind vier Arbeitsstationen dargestellt, die durch vier Werkstücke 12, analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel, angedeutet sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Horizontal-Honeinheit 26 auf der Maschinenbasis 14 derart angeordnet, dass die Horizontal-Spindelachse 30 nicht durch die Drehtischachse 20 verläuft. Entsprechend muss das Werkstück 12 entlang dieser Horizontal-Spindelachse 30 mit seiner entlang der horizontalen Richtung ausgerichteten Bohrung ausgerichtet werden. Dies geschieht mittels einer nicht weiter im Detail dargestellten Rotationseinrichtung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Horizontal-Honeinheit 26 mittels Schienen beweglich ausgestaltet, sodass die Horizontal-Honeinheit 26 und somit auch die Honspindel 28 mit einem Honwerkzeug sich entlang der Horizontal-Spindelachse 30 hin und herbewegen kann. Zur Durchführung einer horizontalen Honoperationen wird nach dem Ausrichten des Werkstücks 12 die Honspindel 28 durch Verfahren der Horizontal-Honeinheit 26 in das Werkstück 12 bzw. in die zu honende Bohrung des Werkstücks 12 versenkt.
Nach der Durchführung der horizontalen Honoperation wird das Werkstück 12 mittels der nicht dargestellten Rotationseinrichtung nochmals derart gedreht, sodass mittels der Messeinrichtung 34 die durchgeführten Honoperationen nachgemessen und kontrolliert werden können. Das hierzu gedrehte Werkstück 12 und deren Ausrichtung ist in 3 mit einer dünnen, nicht durchgezogenen Linie skizziert. Die Messeinrichtung 34 ist ebenfalls mittels Schienen entlang einer Achse verschiebbar an der Maschinenbasis 14 angeordnet. Somit kann das horizontale Honen und Nachmessen an derselben Arbeitsstation geschehen. Es ist nicht nötig eine separate Arbeitsstation für das Nachmessen bzw. Nachkontrollieren der horizontalen Honoperationen einzurichten. Nichtsdestotrotz kann eine Messstation als Arbeitsstation vorgesehen sein, an der ausschließlich das Nachmessen stattfindet.
Bei den einzelnen Arbeitsstationen kann es sich analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel um eine Be- und Entladestation, eine Vertikal-Honstation, eine (weitere) Messstation oder eine weitere Horizontal-Honstation 24 handeln.
4 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Honmaschine 10 gemäß 3. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist der Drehtisch 18 als Hub-Drehtisch ausgestaltet, um die Übertragung/Ausbreitung von unerwünschten Schwingungen bzw. Vibrationen über den Drehtisch 18 zu verhindern.

Claims

Honmaschine (10) zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück (12), insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen und einer Lagergassenbohrung oder Nockenwellenbohrungen in einem Zylinderkurbelgehäuse, mit: einer Maschinenbasis (14); mindestens einem auf der Maschinenbasis (14) angeordneten maschineninternen Transportsystem (16), das einen Drehtisch (18) umfasst, der um eine vertikale Drehtischachse (20) drehbar ist und mehrere Werkstückaufnahmen (22) aufweist, die mit radialem Abstand zur Drehtischachse (20) in Umfangsrichtung zueinander versetzt derart angeordnet sind, dass ein in einer Werkstückaufnahme (22) aufgenommenes Werkstück (12) durch Drehung des Drehtischs (18) nacheinander entlang einer Kreisbahn transportierbar und unterschiedlichen Arbeitsstationen der Honmaschine (10) zuführbar ist; wobei mindestens eine der Arbeitsstationen eine Vertikal-Honstation ist, die mindestens eine Vertikal-Honeinheit aufweist, welche eine Honspindel hat, die zur Honbearbeitung einer entlang einer vertikalen Richtung ausgerichteten Bohrung mittels einer um eine Spindelachse rotierenden und entlang der Spindelachse translatorischen Relativbewegung zwischen Werkstück (12) und Honspindel ausgebildet ist, wobei die Spindelachse parallel zur Drehtischachse (20) ausgerichtet ist; wobei weiter eine der Arbeitsstationen eine Horizontal-Honstation (24) ist, die mindestens eine Horizontal-Honeinheit (26) aufweist, welche eine Honspindel (28) hat, die zur Honbearbeitung einer entlang einer horizontalen Richtung ausgerichteten Bohrung mittels einer um eine Horizontal-Spindelachse (30) rotierenden und entlang der Horizontal-Spindelachse (30) translatorischen Relativbewegung zwischen Werkstück (12) und dieser Honspindel (28) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Honmaschine (10) eine Aktuatoreinheit (32) aufweist, die angeordnet und ausgebildet ist, um zur Durchführung der Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation (24) das Werkstück (12) zu bewegen, wobei insbesondere die Honspindel (28) der Horizontal-Honeinheit (26) zur Durchführung der Honbearbeitung unbeweglich in der Honmaschine (10) angeordnet ist.
Honmaschine (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das maschineninterne Transportsystem (16) derart ausgebildet ist, dass zur Durchführung der Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation (24) das Werkstück (12) von dem Drehtisch (18) wegbewegt wird, und die Honbearbeitung außerhalb des Drehtisches (18) durchgeführt wird, insbesondere wobei das Werkstück (12) außerhalb der Kreisbahn, auf der der Drehtisch (18) die Werkstücke (12) bewegt, bewegt wird.
Honmaschine (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontal-Spindelachse (30) entlang einer Bearbeitungsrichtung erstreckt ist und bei der Honbearbeitung die translatorische Relativbewegung entlang dieser Achse erfolgt, wobei diese Bearbeitungsrichtung parallel zu einer radial durch die Drehtischachse (20) erstreckten Richtung verläuft, jedoch zur Drehtischachse (20) beabstandet ist.
Honmaschine (10) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Horizontal-Honstation (24) eine Rotationseinrichtung vorgesehen ist, so dass die Ausrichtung des Werkstücks (12) derart veränderbar ist, dass die Bearbeitung in der Horizontal-Honstation (24) in einer anderen Ausrichtung des Werkstücks (12) erfolgen kann als in der Vertikal-Honstation.
Honmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Maschinenbasis (14) alle Arbeitsstationen der Honmaschine angeordnet sind.
Honmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Honmaschine (10) mindestens zwei Vertikal-Honstationen aufweist, wobei mindestens eine Vertikal-Honstation eine Vertikal-Honeinheit aufweist, welche an einem portalartigen Träger mittels Schlitten verfahrbar angeordnet ist, insbesondere wobei die Honeinheiten aller Vertikal-Honstationen über Schlitten an dem Träger verfahrbar angeordnet sind.
Honmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Honmaschine (10) eine erste Arbeitsstation, die als Be-und Entladestation ausgebildet ist, aufweist, eine zweite Arbeitsstation aufweist, wobei diese eine erste Vertikal-Honstation, insbesondere zum Vorhonen, ist, eine dritte Arbeitsstation aufweist, wobei diese die Horizontal-Honstation (24) ist, und eine vierte Arbeitsstation aufweist, wobei diese eine zweite Vertikal-Honstation, insbesondere zum Fertighonen oder anderweitigen Bearbeiten, ist, wobei die Transportrichtung des Drehtisches (18) von der ersten zur vierten Arbeitsstation und zurück zur ersten Arbeitsstation ist.
Verfahren zur Durchführung von Honoperationen an orthogonal zueinander ausgerichteten Bohrungen in einem Werkstück (12), insbesondere zur Honbearbeitung von Zylinderbohrungen und einer Lagergassenbohrung in einem Zylinderkurbelgehäuse, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Aufnehmen des Werkstücks (12) auf einem Drehtisch (18), der um eine vertikale Drehtischachse (20) drehbar ist; Transportieren des Werkstücks (12) durch Drehung des Drehtischs (18) entlang einer Kreisbahn nacheinander zwischen unterschiedlichen Arbeitsstationen; wobei mindestens eine der Arbeitsstationen eine Vertikal-Honstation ist, in der eine entlang einer vertikalen Richtung ausgerichtete Bohrung mittels einer um eine Spindelachse rotierenden und entlang der Spindelachse translatorischen Relativbewegung zwischen Werkstück (12) und Honspindel honbearbeitet wird, wobei die Spindelachse parallel zur Drehtischachse (20) ausgerichtet ist; wobei weiter eine der Arbeitsstationen eine Horizontal-Honstation (24) ist, in der eine entlang einer horizontalen Richtung ausgerichtete Bohrung mittels einer um eine Horizontal-Spindelachse (30) rotierenden und entlang der Horizontal-Spindelachse (30) translatorischen Relativbewegung zwischen Werkstück (12) und Honspindel (28) honbearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Honbearbeitung in der Horizontal-Honstation (24) das Werkstück (12) bewegt wird, und insbesondere die Honspindel (28) der Horizontal-Honeinheit (26) zumindest in Richtung der translatorischen Relativbewegung unbewegt gehalten wird.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der Horizontal-Honbearbeitung das Werkstück (12) von dem Drehtisch (18) bewegt wird, und die Honbearbeitung außerhalb des Drehtisches (18) durchgeführt wird, insbesondere wobei das Werkstück (12) außerhalb der Kreisbahn, auf der der Drehtisch (18) die Werkstücke (12) bewegt, bewegt wird.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, insbesondere nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Horizontal-Spindelachse (30) entlang einer Bearbeitungsrichtung verläuft und bei der Honbearbeitung die translatorische Relativbewegung entlang dieser Achse erfolgt, wobei diese Bearbeitungsrichtung parallel zu einer radial durch die Drehtischachse (20) erstreckten Richtung verläuft, jedoch zur Drehtischachse (20) beabstandet ist.
Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8, insbesondere nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Durchführung der Horizontal-Honbearbeitung die Ausrichtung des Werkstücks (12) verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens eine Honmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.