DE4338077C2 - Honelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Honelement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Aus den US-Patenten 2 799 127, 3 216 155, 3 225 496 und 4 651 475 sind Honvorrichtungen bekannt, bei denen sich Schleifelemente drehen, wobei die Schleiffläche der Elemente der Fläche des zu bearbeitenden Materials gegenüberliegt und mit dieser in direktem Flächenkontakt liegt. Während der Drehung des Schleifelementes in der Bohrung des zu bearbeitenden Materials berührt die Fläche des schleifenden Elementes die Oberfläche des zu bearbeitenden Materials, schleift diese ab und entfernt Material.

Nachteile der bekannten Honvorrichtungen ergeben sich daraus, daß das Schleifelement eine relativ große Oberfläche hat, die die Oberfläche der zu honenden Bohrung berührt und daß die Drücke, die pro Flächeneinheit aufgebracht werden können, begrenzt sind. Außerdem wird Reibungshitze erzeugt, wenn die schleifenden Oberflächen während des Honvorgangs gedreht werden.Diese Reibungshitze erhöht sich wesentlich, wenn der Hondruck und/oder die Drehzahl vergrößert werden.

Wenn herkömmlich gebundene Schleifmittel verwendet werden, nützt sich die Schleiffläche außerdem nicht immer gleichmäßig ab und es ist oft schwer und zeitaufwendig, abzurichten oder nachzurichten, um die Hongenauigkeit zu erhalten. Zusätzlich setzt sich der Abrieb, der während des Schleifvorgangs gebildet wird, auf der Schleiffläche ab und verringert den Wirkungsgrad des Honelements. Die bekannten Schleifelemente sind nicht nur dicker und erfordern mehr Schleifmittel sondern die sich ergebende Hitze und Reibung führen oft zu einer Beeinträchtigung der Werkstückoberfläche und verringern außerdem den Wirkungsgrad.

In dem US-Patent 4 651 475 ist ein Honwerkzeug beschrieben, das einen relativ breiten (3 mm) Schleifmittelstreifen ausweist, der an einem hölzernen Trägerelement angebracht ist, das sogar noch dicker ist. Der Schleifmittelstreifen ist so angeordnet, daß eine relativ schmale Randfläche des Streifens das zu bearbeitende Material berührt. Das Honwerkzeug erzeugt immer noch eine beachtliche Reibung und Hitze, besonders wenn relativ hohe Hondrücke und Drehzahlen verwendet werden.

Aus der DE 37 17 087 A1 ist ein Honelement bekannt, das einen blockförmigen Schneidleistenträger aufweist, an dessen Außenfläche eine Schneidleiste befestigt ist, deren Breite weniger als die Hälfte der Breite des Schneidleistenträgers beträgt. In den Schneidleisten sitzen Schleifsteine, die in der Regel an der Randfläche der Schneidleisten angebracht sind, so daß die gesamte Randfläche der Schneidleisten mit einer schleifenden Schicht versehen ist.

Die DE 41 15 612 A1 beschreibt die Beschichtung einer oder mehrerer Kanten der Schleiffläche von Hon- und Schleifkörpern mit einer Hartstoffschicht. Hierdurch sollen mechanisch beanspruchte Kanten, wie die Auflaufkanten von Hon- und Schleifkörpern soweit geschützt werden, daß die Abnutzung verringert wird und sich Werkstoffabrieb nicht mehr zwischen Auflaufkante und Werkstückoberfläche einklemmen kann.

Aus der DE 29 22 776 C2 ist ein gattungsgemäßes Honelement bekannt, das von einer Schleifeinrichtung aus keramisch oder im Kunstharz gebundenen Schleifteilchen gebildet wird, in die ein Metallsteg so eingelassen ist, daß er die Bearbeitungsfläche der Schleifeinrichtung in zwei Teilflächen unterteilt. Der Metallsteg, dessen Dicke wesentlich geringer ist als die Dicke der Schleifeinrichtung, dient dazu, Rauhigkeitsspitzen an der Werkstückoberfläche zu biegen. Auch bei diesem Honelement ist die schleifende Oberfläche relativ groß.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln ein Honelement zu schaffen, das leicht nachrichtbar ist, für hohe Hondrücke und Drehzahlen geeignet ist und eine hohe Lebensdauer aufweist.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Honelements sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 15. Mehrere Honelemente werden vorzugsweise nach Patentanspruch 16 zu einer Honeinrichtung angeordnet. Die Honeinrichtung oder ein Honelement können bevorzugt bei einem Hondorn verwendet werden, der gemäß den Patentansprüchen 17 oder 18 ausgebildet ist. Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Honelements ist Gegenstand des Patentanspruchs 19.

Bei dem erfindungsgemäßen Honelement ist eine Seitenfläche des länglichen Trägerkörpers mit einer dünnen Schicht aus Schleifmaterial und einem Bindemittel beschichtet. Diese Schicht erstreckt sich bis zur Randfläche des länglichen Trägerkörpers. Daraus folgt, daß lediglich der Rand der Schicht zum Honen eines Werkstücks dient. Dies bedeutet, daß bei einer Schichtdicke von beispielsweise 0,25 mm die Breite der am Werkstück eingreifenden Schleifmittelfläche ebenfalls 0,25 mm beträgt. Das erfindungsgemäße Honelement ist trotz dieser geringen Breite der am Werkstück angreifenden Schleifmittelfläche zum Honen mit hohen Hondrücken geeignet, da die Schleifmittelschicht auf der Seitenfläche des länglichen Trägerkörpers angebracht ist. Der längliche Trägerkörper verstärkt die Schleifmittelschicht und sorgt dafür, daß die Schleifmittelschicht auch bei hohen Hondrücken und Drehzahlen, die zum Honen mit Superschleifmitteln erforderlich sind, nicht bricht. Da nur ein Rand der Schleifmittelschicht an dem Werkstück eingreift, ist es außerdem relativ einfach, das Honelement nachzurichten, wenn dies notwendig ist.

Es wird darüber hinaus weniger Abrieb erzeugt, der sich auf der Schleiffläche absetzt und die Güte des Werkstücks beeinträchtigt.

Das schleifende Honelement kann bei vielen schon bestehenden Honmaschinen verwendet werden, ohne daß wesentliche Veränderungen an der Maschine erforderlich sind. Dadurch können schon bestehende Honmaschinen mit höheren Hondrücken als bisher honen. Das Honelement ist relativ billig herzustellen und hat eine lange Lebensdauer. Schließlich wird der Bereich der Abnutzung und der Zustellung des Honelements vergrößert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Honelements;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des Honelements;

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Teilschnittansicht einer aus mehreren Honelementen bestehenden Honeinrichtung;

Fig. 4 eine teilweise Stirnansicht eines Hondorns mit einer Honanordnung, die in einer zu honenden Bohrung angeordnet ist;

Fig. 5 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Honanordnung mit einem Honelement;

Fig. 6 eine teilweise perspektivische Ansicht der Honanordnung von Fig. 5, wobei die Teile für den Betrieb zusammengebaut sind;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer weiteren Ausführungsform einer Honanordnung;

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Teils der Honanordnung von Fig. 7;

Fig. 9 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform der Honanordnung von Fig. 7;

Fig. 10 den Schnitt 10-10 von Fig. 9;

Fig. 11 bis 17 Querschnitte, die verschiedene andere Ausführungsformen der Honanordnung zeigen;

Fig. 18 eine sehr groß vergrößerte teilweise Seitenansicht eines Honelements, auf dessen Oberfläche mehrere Schichten eines Schleifmaterials angebracht sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Hochkant-Honelement 10 weist einen metallischen oder keramischen Trägerkörper 12 auf, der Seitenflächen 14 und 16, Stirnflächen 18 und 20 und Randflächen 22 und 24 hat. An einer der Seitenflächen, beispielsweise der Seitenfläche 14, ist eine Schleifschicht 26 angebracht, die Partikel eines Schleifmaterials, beispielsweise eines superschleifenden Materials, und ein Bindemittel enthält. Das superschleifende Material und das Bindemittel sind auf der Seitenfläche 14 des Trägerkörpers 12 angebracht und erstrecken sich seiner Länge nach zu dem angrenzenden Rand 19 der Randfläche 22. Typisch für Schleifmittel, die auf diese Weise auf einem Träger angebracht werden können, sind Superschleifmittel, die durch Partikel von Materialien, wie zum Beispiel Diamantpartikel oder Partikel aus kubischem Bornitrid gebildet werden, die mit einem Bindemittel vermischt sind. Auf dem metallischen oder keramischen Trägerkörper können auch mehrere Schichten solcher Superschleifpartikel und Bindemittel angebracht werden. Es ist außerdem möglich, an beiden entgegengesetzten Seitenflächen 14 und 16 des Trägerkörpers 12 Schleifmittel anzubringen, obwohl es gewöhnlich notwendig und erwünscht ist, Schleifmittel nur auf einer Seitenfläche anzubringen, normalerweise der Seitenfläche die in Drehrichtung des Honelements 10 zeigt, wenn es an einem Hondorn oder an einer ähnlichen Vorrichtung angebracht ist.

Beim Arbeitsbeginn oder als Ergebnis der Abnutzung während des Honens wird die Oberfläche des Honelements, die mit der zu honenden Werkstückoberfläche in Eingriff steht, an den Durchmesser der Werkstückoberfläche angepaßt. Dies bedeutet, daß die Randfläche 36 (Fig. 2) des Honelements 30 gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten so modifiziert wird, daß sie abgerundet ist. Das Material des in Fig. 1 gezeigten Trägerkörpers 12 wird relativ schnell abgetragen, wobei der Rand der Schleifschicht 26 in Kontakt mit der Werkstückoberfläche bleibt, um den Honvorgang durchzuführen. Wenn eine Zeit­ lang gehont worden ist, kann es notwendig sein, den Rand der Schleifschicht 26 nachzurichten, damit die Schleifkante ausgerichtet bleibt. Aufgrund der Dünnheit der Schleifschicht 26 und der Tatsache, daß das Trägermaterial relativ leicht seine neue Form annimmt, ist das Nachrichten des Randes normalerweise relativ leicht.

In Fig. 3 ist eine Honeinrichtung 50 stark vergrößert gezeigt, die von mehreren angrenzenden Trägerkörpern 52, 54 und 56 gebildet wird, auf deren Oberfläche jeweils eine Schicht 58, 60 und 62 eines Schleifmittels angebracht ist. Bei diesem Aufbau erstrecken sich, wie in Fig. 1, die Schichten 58, 60 und 62 bis zu den Randflächen 64, 66 und 68 des jeweiligen Trägerkörpers 52, 54 und 56. Wenn die Honeinrichtung 50 an einer Honanordnung so angebracht ist, daß sie mit ihr dreht, kann dadurch ein Rand 58A, 60A und 62A der jeweiligen Flächen 58, 60 bzw. 62 an einer zu honenden Werkstückoberfläche angreifen. Bei der Honeinrichtung 50 werden die Flächen 64, 66 und 68 ebenfalls abgerundet und bilden die in gestrichelten Linien gezeigte Oberfläche 69, um sich an die Kontur der zu honenden Fläche anzupassen und damit die Schleifränder 58A, 60A und 62A zum Honen beitragen können.

Fig. 4 zeigt einen Hondorn 70, bei dem eine Honanordnung 82 mit Rändern von Schleifschichten 71, 72 und 73 einer Honeinrichtung 83 verwendet wird, die an einer Werkstückoberfläche 75 eines Werkstücks 74 angreifen, während dieses gehont wird. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Aufbau ist ein Teil der radial bewegbaren Honanordnung 82 gezeigt, einschließlich Zahnstangen 88 die an einem Ritzel 87 eingreifen und von diesem bewegt werden, wobei das Ritzel 87 mittig auf der Achse des Körpers des Hondorns 70 angeordnet ist. Jede Honanordnung 82 besitzt ein am Werkstück angreifendes Element 83, das durch mehrere angrenzende Trägerkörper 77, 79 und 81 gebildet wird, wobei wie gezeigt auf der Oberfläche jedes Trägerkörpers 77, 79 und 81 eine Schicht 71, 72 und 73 aus superschleifendem Material angebracht ist. Der Aufbau des am Werkstück angreifenden Abschnitts der Honanordnung 82 kann ähnlich sein wie bei der Honeinrichtung 50 von Fig. 3.

Die Außenfläche der Honanordnung 82 greift an der Werkstückoberfläche oder Bohrung 75 eines Werkstücks 74 an. Die Trägerkörper 77, 79 und 81 haben Randflächen 76, 78 und 80, die an der Werkstückoberfläche 75 angreifen und entweder während der Herstellung oder während ihrer Verwendung abgerundet worden sind, um sich an die Form der Werkstückoberfläche 75 anzupassen. Die einzelnen Trägerkörper 77, 79 und 81 können außerdem eine unterschiedliche Höhe haben, um einen abgestuften Aufbau zu bilden, der die Randflächen 76, 78 und 80 ausrichtet, damit sie sich an die Kontur der Werkstückoberfläche anpassen. Die Honelemente können durch herkömmliche Einrichtungen für solche Vorrichtungen an den Honanordnungen angebracht werden. Gewöhnlich ist es wünschenswert, die Schleifschichten 71, 72 und 73 bei den Anordnungen eher an den nach vorne zeigenden Oberflächen der Trägerkörper 77, 79 und 81 anzuordnen als in die andere Drehrichtung.

In den Fig. 5 und 6 ist eine andere Ausführungsform der Honanordnung 90 gezeigt. Die Honanordnung 90 kann in viele bekannte Hondornkonstruktionen eingebaut und mit diesen verwendet werden, zum Beispiel mit denen, die in den US-Patenten 2 799 127, 3 225 496 und 4 651 475 von Sunnen beschrieben sind. Bei diesem Aufbau weist die Honanordnung 90 einen Trägerabschnitt 92 auf, der gewöhnlich aus Metall besteht und abgeschrägte Flächen 93 und 94 aufweist, die mit entsprechenden abgeschrägten Flächen 96 und 97 an einem Keilelement 98 gleitend in Eingriff stehen. Die Honanordnung 90 und der Keil 98 sind in einer Nut 102 in einer Seite eines Dornkörpers 100 angebracht. Wenn das Keilelement 98 axial in eine Richtung in der Nut 102 bewegt wird, bewegt sich die Steinanordnung 90 radial nach außen, bis sie unter Druck mit der zu honenden Werkstückoberfläche in Eingriff steht. Eine der Seitenflächen 104 der in Fig. 5 gezeigten Honanordnung 90 ist mit einer Schicht 106 eines superschleifenden Materials und eines Bindemittels auf ähnliche Weise beschichtet, wie die obenstehend beschriebenen in Fig. 1 gezeigten Konstruktionen. Die Honanordnung 90 ist in der Nut 102 in dem Hondorn 100 untergebracht, wie es in Fig. 6 gezeigt ist.

Eine andere Ausführungsform der Honanordnung 110 ist in den Fig. 7 und 8 gezeigt. Diese Ausführungsform kann an Honwerkzeugen angebracht werden, wie sie zum Beispiel in dem US-Patent 4 505 076 von Sunnen gezeigt sind. Die Honanordnung 110 weist ein Honelement 114 auf, das eine dünne Schicht 116 aus superschleifendem Material aufweist, die auf einer oder auf beiden gegenüberliegenden Seitenflächen 112 und 118 des Trägerkörpers 119 angebracht ist. Während der normalen Drehung der am Werkstück eingreifenden Abschnitte der Honanordnung 110 greifen nur eine Randfläche 117 und der angrenzende Rand 111 der Schleifschicht 116 an der zu honenden Werkstückoberfläche an. Die Honanordnung 110 kann ein einziges Honelement, wie z. B. das in Fig. 7 gezeigte Honelement 114 enthalten, oder sie kann mehrere solcher einzelnen Honelemente aufweisen, die getrennt an der Honanordnung angebracht sind, wobei jedes Honelement ein oder mehrere Schleifelemente hat, wie sie in den Fig. 1 und 3 gezeigt sind. Alternativ kann das Honelement gegen eine Positionierkante an der Honanordnung angebracht sein. Auf jeden Fall findet das Honen durch die Wirkung des Randes oder der Ränder der Schleifschichten statt. Das Trägermaterial, das an dem Werkstück angreift, nutzt sich ab, um sich an die Kontur der Werkstückoberfläche anzupassen.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine andere Art einer Befestigung eines Honelements 126 an einer Honanordnung 120. Um die Verwendung dünner hochkantiger Honelemente an solchen Honanordnungen zu ermöglichen, werden die Honelemente 126 anfänglich an einer Sockelplatte oder an einem Adapter 128 befestigt, um anschließend in einer Nut 129 angebracht zu werden, die in einem Trägerkörper 130 der Anordnung 120 ausgebildet ist. Der Sockeladapter 128 besteht aus Metall, beispielsweise aus Stahl, nickelphosphorbeschichteten Metallen oder Zink und ist in seiner Größe so ausgelegt, daß er in die Nut 129 paßt, die sich längs des Körpers 130 erstreckt. Das Befestigungsmittel zur Befestigung des Honelementes an dem Sockeladapter dieser Ausführungsform kann Lötmittel mit Schmelztemperaturbereichen oberhalb von ungefähr 149°C, vorzugsweise zwischen 232°C und 238°C enthalten, oder er kann durch Klebemittel wie zum Beispiel Epoxidharze befestigt sein.

In den Fig. 11 und 12 sind zwei andere Ausführungsformen 150 und 160 des erfindungsgemäßen Honelementes gezeigt, die ebenfalls so konstruiert sind, daß sie an herkömmlichen Honanordnungen verwendet werden können, wobei Schleif- und Bindemittelschichten 156 und 166 auf Trägerkörpern 154 und 164 aufgebracht sind, die jeweils mit Sockeladaptern 152 bzw. 162 ein Teil bilden. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich von den vorher beschriebenen Honelementen, beispielsweise von dem in Fig. 9 gezeigten, bei dem der mit einer superschleifenden Schicht versehene Trägerkörper 126 zunächst an dem Adaptersockel 128 und dann an der Honanordnung 120 befestigt wurde. Bei den Ausführungsformen 150 und 160 sind die Rand-, Stirn- und Seitenflächen der Trägerkörper 152 und 162 so bearbeitet, daß sie die sich ergebenden schmaleren Abschnitte 154 und 164 bilden, auf denen das Schleifmittel befestigt ist. Die Superschleif- und Bindemittelschichten werden dann auf den Abschnitten 154 und 164 angebracht. Die sich ergebenden einstückigen Honträgerelemente sind relativ einfach und billig herzustellen. In Fig. 11 ist der Trägerabschnitt 154 in einem zwischenliegenden Bereich längs einer Längsseite des Sockeladapterabschnitts 152 vorgesehen, während der das Superschleifmittel tragende Trägerkörper 164 der in Fig. 12 gezeigten Ausführungsform so angeordnet ist, daß die Superschleifmittelschicht bündig oder nahezu bündig mit einer Seitenfläche des Adaptersockelabschnitts 162 liegt. Die in Fig. 13 gezeigte Ausführungsform 170 hat einen Aufbau, bei dem die superschleifende Komponente 172 ein dünnes, einem Abstandshalter ähnliches Element 174 aus Sintermetall ist, das nachträglich an einem Trägerkörper 178 angebracht wird. Die zusammengesetzten Teile werden dann in einer Nut 177 in einem Adapter- oder Sockelelement 176 befestigt, das darin mittels eines Klebemittels, beispielsweise eines Epoxidharzes oder dergleichen oder durch Verwendung von Lötmittel befestigt ist. Der Abstandshalter 174 kann auch an einem einteiligen Tragkörper befestigt sein, wie es in den Fig. 11 oder 12 gezeigt ist.

Alle gezeigten Schleifschichten oder Abstandshalter sollen relativ dünn sein. Die Dicke soll weniger als ungefähr 0,25 mm betragen. Wenn die mit einem Schleifmittel beschichteten Abstandsstücke oder dergleichen verwendet werden, ist die Massenherstellung der Honelemente leichter, wenn beschichtete Abstandsstücke mit Standardlängen an Trägerkörper einer gewünschten Größe und Form befestigt werden.

Als Materialien für die Trägerkörper werden typischerweise Eisenstähle verwendet, die mit Materialien, wie zum Beispiel Kohlenstoff, Mangan, Phosphor, Schwefel, Silizium, Chrom, Nickel, Molybdän, Kupfer, Niob, Titan oder Wolfram legiert sind. Abhängig von der Beschaffenheit und der Härte der zu honenden Werkstücke können außerdem Gußeisen und Gußeisenlegierungen, durch Pulvermetallurgie hergestellte Materialien, einschließlich Wolfram- und Titaniumcarbid, reine nicht eisenhaltige Materialien und Legierungen von nicht eisenhaltigen Materialien, wie z. B. Aluminium, Nickel, Kupfer, Zinn, Zink, Kobalt, Silber, Gold, Titan, Platin und keramische Materialien, verwendet werden.

Die Kosten, die Herstellbarkeit und die Härteeigenschaften dieser Materialien bieten einen großen Flexibilitätsbereich zur Anpassung der Erfindung an verschiedene Honanwendungen. Die Schleifleistung herkömmlich gebundener Schleifelemente ist normalerweise abhängig von dem verwendeten Schleifmittel und Klebemittel und der Beschaffenheit und Härte des damit zu honenden Werkstückes. Sowohl die Härte des Trägerkörpers als auch die Eigenschaften der verwendeten Schleif- und Bindemittelmaterialien sind wichtige Faktoren, die die Honeigenschaften und den Abnutzungsgrad eines hochkant ausgerichteten Honelements beeinflussen. Die Verwendung weicherer Metalle bei den Trägerkonstruktionen bringt eine schnellere Abnutzung mit sich, sie kann jedoch besser zum Honen gewisser Materialien, wie z. B. weicher Werkstücke, geeignet sein, wohingegen Trägermaterialien aus härterem Metall solche Werkstücke ausmeißeln können. Die Wahl der Körnungsarten und -größen des Schleifmittels ist ähnlich wichtig. Auf diese Weise kann ein ausreichend großer Anwendungsbereich für einen Ausgleich der Eigenschaften des Schleifmittels und der gewählten Trägermaterialien bei den erfindungsgemäßen Hochkant-Honvorrichtungen geschaffen werden. Die Regelung des Abnutzungsgrades ermöglicht außerdem die Modifizierung des Nutzeffekts der Körnung, des Grades der Materialentfernung und der Lebenszeit des Honelementes.

Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform 180 befindet sich eine Superschleifmittelschicht 182 zwischen zwei Trägerkörpern 184 und 186. Die zwei Trägerkörper 184 und 186 können in einem begrenzten Ausmaß dazu beitragen, den Abnutzungsgrad der Superschleifmittelschicht zu begrenzen und können außerdem die Superschleifschicht in begrenztem Maße unterstützen, wodurch ein frühzeitiger Verlust von Schleifmitteln durch Ausbröckeln oder Abblättern verhindert wird.

Die Fig. 15 und 16 zeigen andere Ausführungsformen 190 und 200, bei denen Schichten 192 und 193 beziehungsweise 202 und 203 durch Superschleifmittelbeschichtungen gebildet werden, die auf die jeweiligen Trägerkörper 194, 195, 204 und 205 aufgebracht sind, die an den Adaptersockeln 196 und 206 auf eine Weise befestigt sind, wie sie bereits beschrieben worden ist. Wie es gezeigt ist, können die Trägerkörper in Nuten 198 in einem Sockel 196 untergebracht oder gegen Absätze 208 an dem Sockel 206 angeordnet sein. Die Positionierungen der Schleifschichten an den vorderen oder hinteren Rändern des jeweiligen Trägerkörpers hängt von dessen Verwendung ab.

Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform 210, bei der mehrere Trägerkörper 212 und 214 einteilig mit einem Adaptersockel 216 ausgebildet sind, wobei auf jedem Trägerkörper eine Schleifschicht 213 bzw. 215 angebracht ist.

Verfahren zur Anbringung der Schleifkörner sind das Elektroplattieren oder das sogenannte stromlose Beschichten. Es können auch Lötverfahren, Hartlötverfahren und Klebemittel verwendet werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Aufbringung einer Schleifschicht auf den Trägerkörper wird in drei verschiedenen Phasen oder Stufen durchgeführt, einer ersten Vorbeschichtungsstufe, einer zweiten Anheftstufe und einer dritten Nachbeschichtungsstufe. Das Elektroplattierverfahren kann für einige oder alle dieser Stufen verwendet werden, wobei die Elektronen zur Metallreduktion von einer Gleichstromversorgung zugeführt werden. Es kann auch das stromlose Beschichtungsverfahren verwendet werden, bei dem die Elektronen zur Metallreduktion durch Verwendung einer Reduktionschemikalie zugeführt werden, beispielsweise Natriumhypophosphit, Dimethylaminboran oder Formaldehyd.

In der Vorbeschichtungsphase wird eine dünne Schicht eines Metallbindemittels 224 auf den Trägerkörper 220 aufgetragen, wie es in Fig. 18 gezeigt ist. Durch diese Stufe wird die Haftung verbessert, die Schaffung einer Tragfläche für die Körnung 222 unterstützt und die Veränderung der elektrochemischen Eigenschaften des Trägerkörpers 220 gefördert.

Während der Anheftphase werden die Teilchen der Schleifkörnung 222 gegen die zu beschichtende Oberfläche angeordnet. Hierzu kann eine äußere Spanneinrichtung, Schwerkraft oder Elektrophorese verwendet werden. Dann wird eine dünne Schicht eines geeigneten Metallbindemittels 226 auf der vorbereiteten Substratoberfläche abgelegt, um die Schleifpartikel nahe der Oberfläche einzuschließen. Es ist herausgefunden worden, daß bei den meisten Anwendungen eine Beschichtungsdicke zwischen ungefähr 0,01 µm bis ungefähr 200 µm ausreichend ist, um die Partikel auf dem Substrat 220 an Ort und Stelle zu halten. Da die Metallionen während dieser Phase des Verfahrens durch die Schichten der Körnung durchtreten müssen, muß dieser Beschichtungsschritt relativ langsam ausgeführt werden, um eine Konzentrationspolarisierung zu vermeiden. Dieser Schritt kann wiederholt werden, um Schleifschichten einer gewünschten Dicke zu erzeugen oder um Schichten mit verschiedenen Schleifmitteln zu erhalten. Die Nachbeschichtungsphase kann schneller durchgeführt werden, nachdem die überschüssigen Körnungsteilchen weggewaschen wurden und die äußere Spannvorrichtung, wenn sie verwendet wurde, entfernt worden ist. Bei der Nachbeschichtung geht es mit einem Bindemittel 228 weiter, bis die Schleifkörnung soweit versunken ist, wie es für die Anwendung erforderlich ist. Diese Phase kann auch dazu verwendet werden, die Dicke der aufgebrachten Schleifschicht zu regeln. Als Bindemittel für die Metallbeschichtung können Nickel, Chrom, Kobalt, Eisen, Zinn, Kupfer und Legierungen, wie zum Beispiel Nickelphosphor, Nickelbor, Messing und Bronze verwendet werden. Es ist herausgefunden worden, daß Nickel bei den meisten Anwendungen die besten Beschichtungseigenschaften und die beste Festigkeit hat.

Die beschriebenen dünnen Superschleifmittelschichten haben gegenüber den herkömmlichen Honmaterialien wichtige Vorteile. Die Erfindung schlägt die Verwendung von Schleifmittelschichten mit einer Dicke von ungefähr 0,01 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise von ungefähr 0,015 mm bis ungefähr 0,5 mm, vor, obwohl auch eine andere Schichtdicke verwendet werden kann. Abhängig von der Zusammensetzung des Trägerkörpers und der Härteeigenschaften des Trägermaterials variiert die Gesamtdicke des Honelements normalerweise zwischen ungefähr 0,025 mm bis ungefähr 5 mm, bei den meisten Anwendungen ist jedoch ein Bereich zwischen ungefähr 0,5 mm und ungefähr 3 mm Dicke vorzuziehen. Die schmalen Ränder, die zur Oberfläche des zu honenden Materials gerichtet sind, ermöglichen eine relativ lange Lebenszeit und erleichtern das Nachrichten der Honvorrichtungen.

Claims (20)

1. Honelement zur Befestigung an einem Honwerkzeug mit

• - einem länglichen Trägerkörper (12 ), der gegenüberliegende Seitenflächen (14, 16), Stirnflächen (18, 20) und Randflächen (22, 24, 36, 64, 66, 68) aufweist und mit einer Honbelagschicht (26) versehen ist, und
• - Befestigungseinrichtungen mittels derer der Trägerkörper (12) so an einem Honwerkzeug (82, 90, 110, 120) befestigt werden kann, daß eine Randfläche (22, 36, 64, 66, 68) des Trägerkörpers (12) an der zu honenden Oberfläche (75) eines Werkstückes (74) angreift, wobei
• - die Honbelagschicht (26) aus einem Schleifmaterial und einem Bindemittel besteht, auf einer der Seitenflächen (14, 16) des Tragerkörpers (12) angebracht ist und sich zwischen den Stirnflächen (18, 20) bis zu der einen Randfläche (22, 24, 36, 64, 66, 68) des Tragerkörpers (12) erstreckt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Honbelagschicht (26) eine Dicke von 0,01 bis 1,5 mm hat und einen schmalen Schleifrand (19, 58A, 60A, 62A) entlang der einen Randfläche (22, 24, 36, 64, 66, 68) des Tragkörpers (12) bildet.

2. Honelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Honbelagschicht (26) Superschleifmaterial enthält.

3. Honelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Superschleifmaterial natürliche oder synthetische Diamantpartikel enthält.

4. Honelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Superschleifmaterial monokristalline oder mikrokristalline Partikel von kubischem Bornitrid enthält.

5. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (12) aus Stahl besteht.

6. Honelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (12) aus Gußeisen besteht.

7. Honelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (12) aus legiertem Material besteht, das aus einer pulvermetallurgischen Substanz hergestellt ist.

8. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Honbelagschicht (26) 0,015 mm bis 0,5 mm dick ist.

9. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Honbelagschicht mehrere Lagen von Superschleifpartikeln (222) und einem Bindemittel (224, 226, 228) enthält.

10. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Honbelagschicht (172) ein gesintertes abstandshalterähnliches Element (174) ist und daß Mittel zur Befestigung des abstandshalterähnlichen Elements (174) an einer Seitenfläche des Tragkörpers (178) vorgesehen sind.

11. Honelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Honbelag auf einem Metallstreifen aufgebracht ist, und daß Mittel zur Befestigung des Metallstreifens an einer Seitenfläche des Trägerkörpers vorgesehen sind.

12. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Honbelag durch ein Beschichtungsverfahren auf den Trägerkörper aufgebracht ist.

13. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus Nickel, Chrom, Kobalt, Eisen, Zinn, Kupfer, Nickelphosphor, Nickelbor, Messing und/oder Bor besteht.

14. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Trägerkörper (186) auf der freien Seite des Honbelags (182) angebracht ist.

15. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Randfläche (36) des Trägerkörpers (12) konform zur Kontur der Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks ist.

16. Honeinrichtung mit mehreren Honelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 15, die miteinander so in Flächenkontakt stehen, daß der Rand (58A, 60A, 62A) jedes Honbelags (58, 60, 62) und die angrenzenden Randflächen (64, 66, 68) der Tragkörper (52, 54, 56) an der zu honenden Werkstückoberfläche angreifen.

17. Hondorn zur Bearbeitung einer zylindrischen Werkstückoberfläche mit einem Honelement nach Anspruch 15 oder einer Honeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zustelleinrichtung (98) vorgesehen ist, die eine im Honwerkzeug angeordnete längliche Nut (102) umfaßt, in der das Honelement (90) oder die Honeinrichtung angebracht ist, daß an dem Honelement (90) oder der Honeinrichtung wenigstens eine Fläche (93, 94) in einem spitzen Winkel bezüglich der Achse des Hondorns (100) ausgebildet ist und daß ein Keilelement (98) in der Nut (102) angrenzend an das Honelement (90) oder die Honeinrichtung angeordnet ist, wobei an dem Keilelement (98) eine Fläche (96, 97) vorgesehen ist, die in Flächenkontakt mit der in einem spitzen Winkel angeordneten Fläche (93, 94) des Honelementes (90) oder der Honeinrichtung steht.

18. Hondorn zur Bearbeitung einer zylindrischen Werkstückoberfläche mit einem Honelement nach Anspruch 15 oder einer Honeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zustelleinrichtung vorgesehen ist, die ein Ritzel (82) umfaßt, das mit einem Paar von zueinander ausgerichteten Zahnstangen (88) in Eingriff steht, wobei sich zwischen den Zahnstangen (88) eine Haltevorrichtung erstreckt, auf der das Honelement bzw. die Honeinrichtung (83) angeordnet sind.

19. Verfahren zur Herstellung eines Honelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,

• - daß wenigstens die eine Seitenfläche (14) des Tragkörpers (12) mit einer Haftsubstanz vorbeschichtet wird,
• - daß Partikel des Schleifmaterials auf die Haftsubstanz angeheftet werden, und
• - daß überschüssige Partikel abgewaschen werden
• - und daß die Schicht mit den angehefteten Partikeln des Schleifmaterials mit einem Bindemittel eingebettet wird.