ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung bezieht sich auf ein Honverfahren zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mithilfe mindestens einer Honoperation. Dabei wird ein an eine Spindelwelle einer Spindeleinheit einer Bearbeitungsmaschine angekoppeltes, aulweitbares Honwerkzeug in die Bohrung eingeführt. Mittels eines Hubantriebs wird eine hin und her gehende Relativbewegung zwischen dem Honwerkzeug und der Bohrung erzeugt und das Honwerkzeug wird gleichzeitig mittels eines Drehantriebs zur Erzeugung einer der Hubbewegung überlagerten Drehbewegung gedreht. Mindestens ein an dem Honwerkzeug angebrachter Schneidstoffkörper wird zur materialabtragenden Bearbeitung der Innenfläche mit einer Zustellkraft an die Innenfläche angedrückt, wobei der Hubantrieb und der Drehantrieb durch Steuersignale einer Steuereinheit gesteuert werden.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Reinigungseinheit zur Reinigung eines an einer Spindelwelle einer Spindeleinheit angekoppelten Honwerkzeugs, auf eine Reinigungseinrichtung mit solch einer Reinigungseinheit sowie auf eine mit solch einer Reinigungseinrichtung ausgestattete Honmaschine zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück.

Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem ein Honwerkzeug innerhalb einer zu bearbeitenden Bohrung eine aus zwei Komponenten bestehende Schnittbewegung ausführt und eine ständige Flächenberührung zwischen einem oder mehreren Schneidstoffkörpern des Honwerkzeugs und der zu bearbeitenden Bohrungsinnenfläche vorliegt. Als Schneidstoffkörper kommen in der Regel Honleisten zum Einsatz. Die Kinematik eines aufweitbaren Honwerkzeugs ist charakterisiert durch eine Überlagerung einer Drehbewegung, einer in Axialrichtung der Bohrung verlaufenden, in den meisten Fällen oszillierenden Hubbewegung und einer Zustellbewegung, die zu einer Veränderung des wirksamen Durchmessers des Honwerkzeugs führt. An der Bohrungsinnenfläche ergibt sich eine Oberflächenstruktur mit sich überkreuzenden Bearbeitungsspuren. Durch Honen endbearbeitete Oberflächen können hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen genügen, so dass beispielsweise Zylinderlaufflächen in Zylinderkurbelgehäusen oder Zylinderlaufbuchsen, Laufflächen von Schusswaffen, Lagerflächen für Wellen, z.B. in einer Kurbelwellenlagerbohrung, zylindrische Innenflächen in Pleuelaugen, Lagerflächen an Pleueln, Zahnrädern oder Bauteilen für andere Kraft- und Arbeitsmaschinen, beispielsweise Kompressoren, häufig mittels Honen bearbeitet werden. Beim Honen wird mit gebundenem Schneidkorn unter ständiger Flächenberührung zwischen abrasiven Arbeitsflächen des Honwerkzeugs bzw. der Honleisten und der Bohrungsinnenfläche gearbeitet. Die Arbeitsflächen weisen daher meist eine mehr oder weniger starke konvexzylindrische (oder auch leicht konische) Krümmung auf. Die Schneidkörner sind in einem Bindungssystem gebunden und bilden gemeinsam mit dem Bindungssystem einen Schneidbelag. Das Bindungssystem hat dabei die Aufgabe, die gebundenen Schneidkörner so lange festzuhalten, bis sie durch den Schneidprozess abgestumpft sind. Die abgestumpften Schneidkörner werden freigegeben, so dass neue, noch scharfkantige Schneidkörner in Eingriff mit dem Werkstück gelangen können (Selbstschärfungseffekt).

Bei der Honbearbeitung kommt es durch die vom Schneidbelag freigegebenen Schneidkörner und/oder des am Werkstück erzeugten Materialabtrags bzw. der erzeugten Späne zu Anhaftungen am Honwerkzeug, insbesondere an dem mindestens einen Schneidstoffkörper bzw. der mindestens einen Honleiste. Diese Anhaftungen führen dazu, dass nach einer gewissen Anzahl an Honoperationen die endbearbeiteten Oberflächen der Werkstücke den hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen nicht mehr genügen. Aus diesem Grund wird die Honleiste beispielsweise mit Schleifpapier oder Abziehstein durch einen manuellen Eingriff von diesen Anhaftungen befreit. Dafür muss die Honmaschine angehalten werden, um einen Zugriff zu dem Honwerkzeug zu erhalten. Teilweise werden die Honleisten auch aus dem Honwerkzeug ausgebaut, um die Reinigung der Honleisten außerhalb der Honmaschine manuell vorzunehmen. Die Reinigung des Honwerkzeugs bzw. der Honleiste führt somit zu einem Maschinenstillstand der Honmaschine und zu einer Beeinträchtigung der Produktivität der Honbearbeitung.

AUFGABE UND LÖSUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung Maßnahmen bereitzustellen, die dazu beitragen, Qualitätseinbußen am zu bearbeitenden Werkstück aufgrund von Anhaftungen am Honwerkzeug systematisch zu vermeiden, ohne dabei die Produktivität der Honbearbeitung wesentlich zu beeinträchtigen.

Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines Honverfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , einer Reinigungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 9, einer Reinigungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und einer Honmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, deren Wortlaut hiermit durch Verweis zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird. Dies schließt insbesondere auch alle Ausführungsformen der Erfindung ein, die sich aus den Merkmalskombinationen ergeben, die durch die Rückbezüge in den Unteransprüchen definiert sind.

Das erfindungsgemäße Honverfahren umfasst eine Reinigungsoperation zur Reinigung des an der Spindelwelle angekoppelten Honwerkzeugs, wobei das Honwerkzeug nach einer Honoperation zur Durchführung der Reinigungsoperation mittels des Hubantriebs in einen außerhalb der Bohrung liegenden Reinigungsbereich einer Reinigungseinrichtung bewegt und während der Reinigungsoperation innerhalb des Reinigungsbereichs mittels einer Reinigungsflüssigkeit gereinigt wird, indem die Reinigungsflüssigkeit unter Druck auf eine Außenseite des Honwerkzeugs gestrahlt wird. Der Reinigungsbereich der Reinigungseinrichtung ist vorzugsweise entlang einer Spindelachse dem zu bearbeitenden Werkstück nachgeschaltet, so dass das Honwerkzeug durch eine durchgehende translatorische Hubbewegung nach der Honoperation aus der Bohrung ausgeführt und zur Durchführung der Reinigungsoperation in die Reinigungseinrichtung eingeführt werden kann. Die Reinigungseinrichtung ist vorzugsweise stationär innerhalb eines Arbeitsbereiches einer Honmaschine angeordnet, wobei das Honwerkzeug mittels des Hubantriebs durch die Reinigungseinrichtung hindurch verfahren werden kann.

Durch diese spezielle Reinigungsoperation ermöglicht dieses Honverfahren gegenüber herkömmlichen Honverfahren Vorteile hinsichtlich Produktivität, Automatisierung, Maschinenstillstandskosten und/oder Werkzeugeingriffszeit. So lassen sich durch diese Reinigungsoperation Anhaftungen am Honwerkzeug bzw. an der mindestens einen Honleiste entfernen und eine gleichbleibende Bearbeitungsqualität am Werkstück erzielen. Die Reinigungsoperation wird vorzugsweise in der Maschinennebenzeit durchgeführt, also in der Zeit, in der die Honmaschine für die Hauptnutzung vorbereitet bzw. in den Ausgangszustand zurückversetzt wird. Dies ist beispielsweise beim automatisierten Werkstückwechsel und/oder beim Rücklauf des Honwerkzeugs der Fall, so dass es zur Durchführung der Reinigungsoperation keines manuellen Eingriffs bedarf und dabei auch keine Maschinenstillstandszeit der Honmaschine entsteht.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Reinigungseinrichtung eine Reinigungseinheit auf, die eine in Axialrichtung durchgehende, von einer Innenfläche der Reinigungseinheit umschlossene Reinigungsöffnung aufweist, die in wenigstens einem axialen Abschnitt eine Düsenanordnung zur Erzeugung mindestens eines in das Innere der Reinigungsöffnung gerichteten Reinigungsflüssigkeitsstrahls aufweist, wobei das Honwerkzeug mittels der Reinigungsflüssigkeit gereinigt wird, indem das Honwerkzeug mittels des Hubantriebs durch die Reinigungsöffnung und den Bereich der Düsenanordnung hindurch verfahren wird. Die Reinigungsöffnung der Reinigungseinheit verläuft vorzugsweise koaxial zu der Spindelachse. Die Düsenanordnung weist vorzugsweise eine einzige Düsenaustrittsöffnung auf, so dass das Honwerkzeug bei der Reinigungsoperation von einem einzigen Reinigungsflüssigkeitsstrahl bestrahlt wird. Die Düsenaustrittsöffnung ist vorzugsweise in Form eines Ringspalts ausgebildet. Die Düsenanordnung, insbesondere deren Strahlwinkel und/oder Düsenform, ist durch eine einfache Fertigung bestimmbar. In alternativen Ausführungen weist die Düsenanordnung mehrere an dem axialen Abschnitt der Reinigungsöffnung angeordnete Düsenaustrittsöffnungen auf, so dass das Honwerkzeug bei der Reinigungsoperation von mehreren Reinigungsflüssigkeitsstrahlen bestrahlt wird. Die Reinigungsöffnung kann in mehreren axialen Abschnitten je eine Düsenanordnung aufweisen.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Honwerkzeug im Bereich der Düsenanordnung von allen Seiten des Umfangs gleichzeitig mit Reinigungsflüssigkeit bestrahlt. Durch die vollumfängliche Bestrahlung werden alle Flächen und Kanten an der Außenseite des Honwerkzeugs und somit auch des Schneidstoffkörpers bzw. der Honleiste von Anhaftungen befreit. Die Düsenanordnung weist vorzugsweise eine einzige, über einen gesamten Umfang einer von einer Innenfläche der Reinigungseinheit umschlossenen Reinigungsöffnung verlaufende Düsenaustrittsöffnung auf. In alternativen Ausführungen weist die Düsenanordnung mehrere Düsenaustrittsöffnungen auf, die über den Umfang der Reinigungsöffnung verteilt angeordnet sind. Dabei können die mehreren Düsenaustrittsöffnungen zum Beispiel Rund- oder Punkstrahldüsen sein. Zur vollständigen bzw. vollumfänglichen Reinigung des Honwerkzeugs bedarf es dann ggf. einer Drehbewegung des Honwerkzeugs, die ohne Weiteres durch den Drehantrieb der Spindelwelle ausführbar ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Reinigungsflüssigkeit unter einem Hochdruck von mindestens 20 bar auf die Außenseite des Honwerkzeugs eingestrahlt. Vorzugsweise wird die Reinigungsflüssigkeit mit einem Druck von maximal 80 bar auf die Außenseite des Honwerkzeugs eingestrahlt, um Beschädigungen insbesondere am Honwerkzeug zu vermeiden.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Reinigungsoperation automatisch durchgeführt und die Reinigungseinrichtung weist zur Durchführung der Reinigungsoperation mindestens eine Pumpe auf, die derart konfiguriert ist, dass ein Druck der Reinigungsflüssigkeit und/oder eine Reinigungsdauer der Reinigungsoperation gesteuert wird. Die Reinigungsoperation ist durch geeignete Maßnahmen, wie z.B. durch Drucküberwachung und Durchflussmessung der Reinigungsflüssigkeit, einstellbar, regelbar und kontrollierbar, was zu konstanten Reinigungsergebnissen führen kann. Durch eine steuerbare Pumpe kann die Reinigungsoperation beliebig gestaltet werden und entsprechend der zuvor durchgeführten Honoperation eingestellt werden. Dazu ist die Pumpe vorzugsweise mit einer Steuereinheit der Honmaschine verbunden. Sind in der Honmaschine Druck- und/oder Durchflussmesseinrichtungen verbaut, so kann die Pumpe zusätzlich oder alternativ regelbar sein. In alternativen Ausführungen ist die Reinigungseinrichtung zur Durchführung der Reinigungsoperation an einen bereits in der Honmaschine vorhandenen Pumpkreislauf angeschlossen, so dass es keiner zusätzlichen Pumpe bedarf.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein bei der Honoperation genutzter Kühlschmierstoff als Reinigungsflüssigkeit verwendet. Dadurch kann vorteilhaft auf ein bereits bestehendes Kühlschmierstoffsystem zurückgegriffen werden und die Reinigungseinrichtung an den bestehenden Kühlschmierstoffkreislauf der Honmaschine angeschlossen sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Honwerkzeug während eines Honprozesses zur aufeinanderfolgenden Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken zyklisch nach einem vorgegebenen Reinigungsprogramm gereinigt. Dadurch lässt sich eine automatisierte Reinigung des Honwerkzeugs realisieren. Das Reinigungsprogramm kann z.B. nach vorgegebener Stückzahl an Werkstücken, nach einer bestimmten Honbearbeitungszeit bzw. Werkzeugeingriffszeit, nach während einer Honbearbeitung auftretenden Spindeldrehmomenten oder anlassbezogen vorgegeben sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Honwerkzeug nach der Reinigungsoperation unter Fortsetzung der Hubbewegung in eine Kalibriereinrichtung verfahren, in welcher eine Kalibrieroperation durchgeführt wird, bevor eine nachfolgende Honoperation durchgeführt wird. Bei der Kalibrieroperation wird das Honwerkzeug auf ein genaues Maß eingestellt. Dies stellt eine für die Honoperation, insbesondere hinsichtlich der hohen Anforderungen an die Maß- und Formtoleranzen der endbearbeiteten Oberflächen der Werkstücke, vorteilhafte Realisierung dar. Dazu kann die, vorzugsweise mechanische, Kalibriereinrichtung der Reinigungseinrichtung koaxial zu einer Spindelachse der Spindelwelle vorgeschaltet sein. Die Kalibrieroperation wird vorzugsweise nach jeder Reinigungsoperation durchgeführt. In alternativen Ausführungen ist keine Kalibriereinrichtung vorhanden. Eine Reinigung ist auch ohne Kalibrierung möglich.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Reinigungseinrichtung zur Durchführung der Reinigungsoperation aus einer Neutralstellung, in der die Reinigungseinrichtung außerhalb eines Verfahrweges des Honwerkzeugs derart angeordnet ist, dass das Honwerkzeug ohne Hindurchtauchen durch die Reinigungseinrichtung in die zu bearbeitende Bohrung einführbar ist, in eine Reinigungsstellung bewegt, in welcher das Honwerkzeug in die Reinigungseinrichtung einführbar und die Reinigungsoperation durchführbar ist. Die erfindungsgemäße Reinigungseinheit weist eine in einer Axialrichtung durchgehende, von einer Innenfläche der Reinigungseinheit umschlossene Reinigungsöffnung auf, in welche das Honwerkzeug einführbar ist. Zudem weist die Reinigungseinheit eine Düsenanordnung zur Erzeugung mindestens eines in das Innere der Reinigungsöffnung gerichteten Reinigungsflüssigkeitsstrahls und mindestens einen Fluidzufuhrkanal zur Zuführung einer Reinigungsflüssigkeit zu der Düsenanordnung auf. Die Reinigungsöffnung der Reinigungseinheit verläuft vorzugsweise in einem fertig montierten Zustand der Reinigungseinheit koaxial zu einer Spindelachse der Spindelwelle. In alternativen Ausführungen kann die Reinigungsöffnung in mehreren axialen Abschnitten je eine Düsenanordnung aufweisen. Der Fluidzufuhrkanal ist fluidaustrittsseitig mit der Düsenanordnung und fluideintrittsseitig mit einem Ventil und/oder einer Pumpeinrichtung fluidverbunden.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Düsenanordnung einen ununterbrochen, um die Reinigungsöffnung umlaufenden Ringspalt auf. Der umlaufende Ringspalt der Düsenanordnung ermöglicht eine vollumfängliche Bestrahlung bzw. Reinigung des Honwerkzeugs, so dass Anhaftungen an allen Flächen und Kanten an der Außenseite des Honwerkzeugs und somit auch des Schneidstoffkörpers bzw. der Honleiste entfernt werden können.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Reinigungseinheit eine Fluidkammer auf, die mit der Düsenanordnung fluidverbunden ist. Durch die Fluidkammer wird eine darin unter Druck eingeleitete Reinigungsflüssigkeit zur Zuführung zu der Düsenanordnung gleichmäßig verteilt. In einer konstruktiv vorteilhaften Ausführung ist die Fluidkammer ringförmig ausgebildet, wobei vorzugsweise die Fluidkammer die Düsenanordnung umfangseitig umschließt. Die Fluidkammer ist vorzugsweise unmittelbar mit der Düsenanordnung fluidverbunden. Die Reinigungsflüssigkeit ist über den Fluidzufuhrkanal in die Fluidkammer zuführbar.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist die Reinigungseinheit ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei die beiden Teile lösbar miteinander verbunden sind. Durch diese Maßnahme lässt sich die Reinigungseinheit, insbesondere die Düsenanordnung, durch eine besonders einfache Fertigung realisieren. Die Düsenanordnung weist vorzugsweise einen Ringspalt auf, der zwischen dem Oberteil und dem Unterteil der Reinigungseinheit gebildet ist. In einer konstruktiv vorteilhaften Ausführung ist der Fluidzufuhrkanal zwischen dem Oberteil und dem Unterteil der Reinigungseinheit gebildet. In einer alternativen Ausführung weist die Reinigungseinheit ein Oberteil, ein Mittelteil und ein Unterteil auf, die lösbar miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht es, eine Reinigungseinheit mit zwei Ringspalten zu erzeugen, und zwar einen ersten Ringspalt zwischen dem Unterteil und dem Mittelteil und einen zweiten Ringspalt zwischen dem Mittelteil und dem Oberteil. In einer Weiterbildung der Erfindung sind die Reinigungseinheit und eine Kalibriereinheit einander nachgeschaltet. Die Kalibriereinheit ermöglicht ein Kalibrieren bzw. ein Einstellen des Honwerkzeugs auf ein genaues Maß. Dies stellt eine zur Durchführung einer an die Reinigungsoperation anschließende Honoperation vorteilhafte Realisierung dar. Die Kalibriereinheit ist vorzugsweise der Reinigungseinheit entlang einer Spindelachse der Spindelwelle vorgeschaltet, so dass die Reinigungseinheit zwischen dem zu bearbeitenden Werkstück und der Kalibriereinheit angeordnet ist. Die Reinigungseinheit und die Kalibriereinheit sind vorzugsweise in einem gemeinsamen Reinigungskalibriergehäuse entlang einer Spindelachse der Spindelwelle aufgenommen. Zusätzlich oder alternativ sind die Reinigungseinheit und die Kalibriereinheit zueinander koaxial ausgerichtet.

Die erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung umfasst eine erfindungsgemäße Reinigungseinheit zur Reinigung eines an einer Spindelwelle einer Spindeleinheit angekoppelten Honwerkzeugs und mindestens eine Pumpe, die mit der Reinigungseinheit fluidverbunden ist und zur Förderung einer Reinigungsflüssigkeit in die Reinigungseinheit eingerichtet ist. Die Pumpe kann dabei eine zusätzliche bzw. separate, ausschließlich zur Durchführung der Reinigungsoperation vorgesehene Pumpe oder eine bereits in der Honmaschine vorhandene Pumpe sein. Bei der letztgenannten Ausführung ist die Reinigungseinheit an einen bereits in der Honmaschine vorhandenen Pumpkreislauf angeschlossen. Eine separate Pumpe hat den Vorteil, dass diese regelbar und/oder steuerbar ausgelegt sein kann und so auf die Gegebenheiten der notwendigen Reinigung anpassbar ist, ohne dabei andere Funktionen, wie Kühlung und Spülung, in der Honmaschine zu beeinflussen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Reinigungseinrichtung signalleitend mit einer Steuereinheit verbunden und ist durch Steuersignale der Steuereinheit steuerbar. Dies stellt eine für die gewünschte Funktion und Automatisierung der Reinigungseinrichtung vorteilhafte Realisierung dar. Durch die steuerbare Pumpe kann die Reinigungsoperation beliebig gestaltet werden und entsprechend der zuvor durchgeführten Honoperation eingestellt werden. Bei der Steuereinheit handelt es sich vorzugsweise um eine bereits in der Honmaschine integrierte Steuereinheit.

Die erfindungsgemäße Honmaschine zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück mithilfe mindestens einer Honoperation umfasst eine Honeinheit, die eine Spindeleinheit mit einer Spindelwelle und einer Spindelachse aufweist. An die Spindelwelle ist ein Honwerkzeug direkt oder indirekt ankoppelbar, welches mindestens einen an die Innenfläche der Bohrung andrückbaren Schneidstoffkörper zur materialabtragenden Bearbeitung der Innenfläche aufweist. Die Spindelwelle ist einerseits zur Erzeugung einer Hubbewegung mittels eines Hubantriebs parallel zur Spindelachse hin und her bewegbar und andererseits zur Erzeugung einer der Hubbewegung überlagerten Drehbewegung mittels eines Drehantriebs um die Spindelachse drehbar. Der Hubantrieb und der Drehantrieb sind signalleitend mit einer Steuereinheit der Honmaschine verbunden und durch Steuersignale der Steuereinheit steuerbar. Der Honmaschine ist eine erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung zugeordnet.

Existierende Honmaschinen, sowohl Neumaschinen als auch Bestandsmaschinen, können gegebenenfalls leicht umgerüstet werden, um die Vorteile der Erfindung zu nutzen. Zu diesem Zwecke stellt die Erfindung auch einen Nachrüstsatz bereit, der eine erfindungsgemäße Reinigungseinheit zur Reinigung eines an einer Spindelwelle einer Spindeleinheit angekoppelten Honwerkzeugs aufweist. Der Nachrüstsatz weist vorzugsweise eine Pumpeinrichtung mit zum Anschluss einerseits an die Reinigungseinheit und andererseits an eine Reinigungsflüssigkeitsversorgung zugehörige Verbindungsteile auf.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Diese und weitere Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt einer schematischen Perspektivansicht einer Honmaschine mit einer Reinigungseinheit zur Reinigung eines an einer Spindelwelle einer Spindeleinheit angekoppelten Honwerkzeugs;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Reinigungskalibriereinrichtung mit einem Reinigungskalibriergehäuse und der darin eingesetzten Reinigungseinheit und

Fig. 3 einen Ausschnitt eines schematischen Längsschnitts der Reinigungskalibriergehäuse von Fig. 2, wobei das an der Spindelwelle angekoppelte Honwerkzeug in die Reinigungseinheit eingeführt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Die Fig. 1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer Bearbeitungsmaschine 3 in Ausgestaltung einer Honmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel. Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Reinigungskalibriereinrichtung 22 mit einem Reinigungskalibriergehäuse 20 und einer darin eingesetzten Reinigungseinheit 9. In der Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Reinigungskalibriereinrichtung 22 von Fig. 2 dargestellt, wobei das an einer Spindelwelle 23 einer Spindeleinheit 2 angekoppelte Honwerkzeug 4 in die Reinigungseinheit 9 eingeführt ist.

Die Honmaschine 3 ist zur Bearbeitung einer Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück 1 mithilfe mindestens einer Honoperation eingerichtet. Dazu weist die Honmaschine 3 eine Honeinheit 21 auf, wie in der Fig. 1 dargestellt ist. Ein wesentlicher Bestandteil der Honeinheit 21 ist die Spindeleinheit 2, in der die Spindelwelle 23 drehbar gelagert ist. Zum Antrieb der Spindelwelle 23 ist vorliegend ein in die Spindeleinheit 2 integrierter, in den Darstellungen nicht dargestellter Drehantrieb bzw. Spindelmotor vorgesehen, der die Spindelwelle 23 um eine Spindelachse SA, d.h. um die Rotationsachse der Spindelwelle 23, mit vorgegebenem Drehzahlprofil antreiben kann.

Die Spindeleinheit 2 ist in dem gezeigten Beispiel auf der Vorderseite einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Schlittenplatte montiert, wobei die Schlittenplatte von einem Schlittenkasten 25 getragen wird, der als Grundträger der Honeinheit 21 dient. Zwischen dem Schlittenkasten 25 und der Schlittenplatte bzw. der davon getragenen Spindeleinheit 2 ist vorliegend ein Linearführungssystem zur Führung einer linearen Hubbewegung der Spindeleinheit 2 gegenüber dem Schlittenkasten 25 vorgesehen. Die Hubbewegung der Spindeleinheit 2 ist parallel zur Spindelachse SA. Zur Durchführung der linearen Hubbewegungen der Spindeleinheit 2 bzw. der Spindelwelle 23 ist ein Hubantrieb vorgesehen, z.B. ein elektrisch linearer Direktantrieb.

Der Hubantrieb und der Drehantrieb sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel signalleitend mit einer in den Figuren nicht gezeigten Steuereinheit der Honmaschine 3 verbunden und durch Steuersignale der Steuereinheit steuerbar. In dem gezeigten Beispiel ist die Steuereinheit eine bereits in der Honmaschine 3 integrierte Steuereinheit.

Die Spindelwelle 23 weist im Beispielsfall an einem werkzeugseitigen Ende 24, das auch als Spindelnase bezeichnet wird, eine Einrichtung bzw. eine Werkzeugaufnahme zum direkten Ankoppeln des Honwerkzeugs 4 auf.

Das Honwerkzeug 4 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Einleisten-Honwerkzeug ausgeführt. Demnach hat das Honwerkzeug 4 zur materialabtragenden Bearbeitung des Werkstücks 1 in seinem Schneidbereich, der sich an dem freien Endabschnitt des Honwerkzeugs 4 befindet, nur einen einzigen an die Innenfläche der Bohrung andrückbaren Schneidstoffkörper 5. Zur Durchführung der Honbearbeitung wird der Schneidbereich des Honwerkzeugs 4 in das Innere der zu bearbeitenden Bohrung eingeführt. Der Schneidstoffkörper 5 ist vorliegend als Honleiste ausgeführt. Im Schneidbereich weist ein Werkzeugkörper 26 des Honwerkzeugs 4 eine vom Inneren des Werkzeugkörpers 26 nach außen durchgehende, rechteckförmige Honleistenaufnahmeöffnung 38 auf, in der beim zusammengebauten Honwerkzeug 4 die Honleiste 5 passgenau aufgenommen ist. Der Außendurchmesser des Werkzeugkörpers 26 variiert abschnittsweise in Axialrichtung. In alternativen Ausführungen kann das Honwerkzeug 4 als Mehrleisten-Honwerkzeug ausgeführt sein.

Das zu bearbeitende Werkstück 1 ist in dem gezeigten Beispiel ein längliches Rohr und ist endseitig zwischen einer oberen Werkstückaufnahme 27 und einer unteren Werkstückaufnahme 28 eingespannt, wie in der Fig. 1 ersichtlich ist. Dazu sind die beiden Werkstückaufnahmen 27, 28 mittels eines Linearführungssystems 29 an einer Konsole 30 geführt und vertikal verfahrbar. Vorliegend liegt die obere Werkstückaufnahme 27 mit ihrer Oberseite an der Unterseite der Reinigungskalibriereinrichtung 22 an. Die Konsole 30 ist in dem gezeigten Beispiel auf einer Drehscheibe 31 gelagert, die um eine Rotationsachse drehbar ist. Dies ermöglicht ein Verschwenken des Werkstücks 1 aus dem Arbeitsbereich der Honmaschine 3 und erleichtert dadurch die Durchführung eines automatisierten Werkstückwechsels.

Die Honmaschine 3 weist eine Reinigungseinrichtung 7 auf, die im gezeigten Beispiel eine Reinigungseinheit 9 zur Reinigung des an der Spindelwelle 23 angekoppelten Honwerkzeugs 4 und eine Pumpe P aufweist. Die Pumpe P ist vorliegend als Hochdruckpumpe zur Förderung von Fluiden mit einem Druck von bis zu 80 bar ausgelegt und mit der Reinigungseinheit 9 über ein Verbindungsteil 33 fluidverbunden. Vorliegend ist ein weiterer Pumpenanschluss zum Anschluss einer weiteren Pumpe vorgesehen, wobei dieser Pumpenanschluss durch ein Verschlussteil 39 fluiddicht verschlossen ist, wie in der Fig. 2 ersichtlich ist. Während der Reinigungsoperation fördert die eine Hochdruckpumpe P die Reinigungsflüssigkeit in die Reinigungseinheit 9. In der Fig. 2 ist die Förderung der Reinigungsflüssigkeit in das das Innere der Reinigungseinheit 9 schematisch durch Pfeile dargestellt.

Zwischen dem Verbindungsteil 33 und der Hochdruckpumpe P sitzt vorzugsweise ein in den Figuren nicht gezeigtes Rückschlagventil, um ein Leerläufen der Leitung zu verhindern. Die Steuerung des Durchflusses und des Drucks der Reinigungsflüssigkeit erfolgt vorzugsweise durch die Regelung der Pumpe P (z.B. durch einen Frequenzumformer).

In dem gezeigten Beispiel ist die Reinigungseinheit 9 zylinderförmig ausgebildet und in das Reinigungskalibriergehäuse 20 der Reinigungskalibriereinrichtung 22 formschlüssig eingesetzt. Zudem ist im Bereich einer der Spindeleinheit 2 zugewandten Stirnseite 35 des Reinigungskalibriergehäuses 20 ein, vorzugsweise formnachgiebiges, Dichtelement 34 in das Reinigungs- kalibriergehäuse 20, im Detail in eine an der Stirnseite 35 des Reinigungskalibriergehäuses 20 angeordneten Einführöffnung 36, eingesetzt. Das Dichtelement 34 liegt dabei gegen den Werkzeugkörper 26 des Honwerkzeugs 4 umfangsseitig an, wobei es die lineare Hubbewegung des Honwerkzeugs 4 zulässt. Dadurch wird verhindert, dass Reinigungsflüssigkeit insbesondere bei der Durchführung einer Reinigungsoperation aus der Einführöffnung 36 austritt. Die Einführöffnung 36 geht in einer Axialrichtung AR durch die Reinigungskalibriereinrichtung 22 bis hin zu einer Ausführöffnung 40, wobei sich die Einführöffnung 36 zur Stirnseite 35 hin konisch aufgeweitet. Dadurch ist das Einführen des Honwerkzeugs 4 in die Reinigungskalibriereinrichtung 22 erleichtert. Die Reinigungskalibriereinrichtung 22 wird in dem gezeigten Beispiel durch eine Halteeinrichtung 32 in Position gehalten.

Bei dem Ausführungsbeispiel sind steuerbare Komponenten der Reinigungseinrichtung 7 signalleitend mit einer in den Darstellungen schematisch dargestellten Steuereinheit S verbunden und durch Steuersignale der Steuereinheit S steuerbar. Dadurch kann die Reinigungsoperation beliebig gestaltet und an die zuvor durchgeführten Honoperation angepasst werden. Die Steuereinheit S ist vorzugsweise bereits in der Honmaschine 4 integriert und ebenfalls für die Steuerung des Hubantriebs und des Drehantriebs der Honmaschine 4 eingerichtet.

Die Reinigungseinheit 9 weist eine in der Axialrichtung AR durchgehende, von einer Innenfläche 10 der Reinigungseinheit 9 umschlossene, im Wesentlichen zylindrische Reinigungsöffnung 11 auf. Der Durchmesser der Reinigungsöffnung 11 ist so an das Honwerkzeug 4 angepasst, dass das Honwerkzeug 4 in die Reinigungsöffnung 11 einführbar ist und sich zwischen dem Honwerkzeug 4, insbesondere dessen maximalen Außendurchmesser, und der Innenfläche 10 der Reinigungsöffnung 11 ein minimaler Spalt bildet. In der gezeigten Ausführung verläuft die Reinigungsöffnung 11 in einem fertig montierten Zustand der Reinigungseinheit 9 koaxial zu der Spindelachse SA der Spindelwelle 23.

Im gezeigten Beispiel weist die Reinigungseinheit 9 eine Düsenanordnung 12 und zwei Fluidzufuhrkanäle 14, 14‘ auf, die zur Zuführung der Reinigungsflüssigkeit zu der Düsenanordnung 12 eingerichtet sind. Die Düsenanordnung 12 ist in einem axialen, unteren Abschnitt der Reinigungsöffnung 11 angeordnet. In dem gezeigten Beispiel weist die Düsenanordnung 12 eine einzige Düsenaustrittsöffnung auf und ist zur Erzeugung eines in das Innere der Reinigungsöffnung 11 gerichteten Reinigungsflüssigkeitsstrahls eingerichtet. Dies ermöglicht eine konzentrierte, zielgerichtete Ausbringung von Reinigungsflüssigkeit in das Innere der Reinigungsöffnung 11. Im Beispielsfall ist die Düsenanordnung 12 nach schräg unten ausgerichtet, wobei der Reinigungsflüssigkeitsstrahl vorliegend mit einem Winkel von etwa 55° auf die Spindelachse SA bzw. eine Außenseite 8 des Honwerkzeugs 4 trifft. In alternativen Ausführungen kann die Düsenanordnung 12 derart ausgebildet sein, dass der Reinigungsflüssigkeitsstrahl in einem an den Bedarf bzw. das Honwerkzeug 4 angepassten Winkel auf die Außenseite 8 des Honwerkzeugs 4 gestrahlt wird, z.B. in einem Winkel von 90°, so dass der Reinigungsflüssigkeitsstrahl senkrecht auf die Außenseite 8 des Honwerkzeugs 4 trifft. Die Reinigungsflüssigkeit wird vorzugsweise nach der Reinigungsoperation über die Ausführöffnung 40 aus dem Reinigungskalibriergehäuse 20 abgeführt.

Im Beispiel weist die Düsenanordnung 12 einen ununterbrochen um die Reinigungsöffnung 11 umlaufenden Ringspalt 15 auf. Die Düsenanordnung 12 entspricht demnach der Art einer Flachdüse, so dass während der Reinigungsoperation ein flächiger, konzentrierter Reinigungsflüssigkeitsstrahl auf die Außenseite 8 des Honwerkzeugs 4 trifft. Durch den umlaufenden Ringspalt 15 wird somit eine vollumfängliche Bestrahlung bzw. Reinigung des Honwerkzeugs 4 ermöglicht.

Die Reinigungseinheit 9 weist eine Fluidkammer 16 auf, die mit der Düsenanordnung 12 fluidverbunden ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Fluidkammer 16 in einem axialen, mittleren Abschnitt der Reinigungseinheit 9, oberhalb der Düsenanordnung 12 angeordnet. Die Fluidkammer 16 ist ringförmig ausgebildet und umschließt den Ringspalt 15 vollumfänglich. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der Reinigungsflüssigkeit in der Fluidkammer 16. Die Reinigungsflüssigkeit ist über die beiden Fluidzufuhrkanäle 14, 14‘ der Fluidkammer 16 zuführbar.

Die Reinigungseinheit 9 ist zweiteilig ausgebildet und weist ein Oberteil 17 und ein Unterteil 18 auf, die besonders einfach herzustellen sind, z.B. als Drehteile. Dadurch ist es möglich, die Düsenform und den Strahlwinkel der Düsenanordnung 12 besonders einfach anzupassen. Vorliegend sind die beiden Teile 17, 18 lösbar mit einer zentralen, in den Figuren nicht dargestellten Spannmutter zusammengehalten. In alternativen Ausführungen können die beiden Teile 17, 18 mit einer Schraubverbindung miteinander verbunden sein. In der gezeigten Realisierung weist die Düsenanordnung 12 den Ringspalt 15 auf, der zwischen dem Oberteil 17 und dem Unterteil 18 der Reinigungseinheit 9 gebildet ist. Zudem ist die gesamte Hohlraumstruktur der Reinigungseinheit 9, also sowohl die Fluidzufuhrkanäle 14, 14‘ als auch die Fluidkammer 16, zwischen den beiden Teilen 17, 18 gebildet. Demnach sind auch die Fluidzufuhrkanäle 14, 14‘ und die Fluidkammer 16 einfach anzupassen.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Reinigungseinheit 9 einer Kalibriereinheit 37 vorgeschaltet. Die Reinigungseinheit 9 und die Kalibriereinheit 37 sind in einem gemeinsamen Reinigungskalibriergehäuse 20 entlang der Spindelachse SA der Spindelwelle 23 aufgenommen und in Axialrichtung AR fixiert. Zur axialen Fixierung der Reinigungseinheit 9 liegt diese in Richtung der Ausführöffnung 40 mit seiner unteren Stirnseite 41 gegen eine innere Ringschulter 42 des Reinigungskalibriergehäuses 20 an. Vorliegend sind die Reinigungseinheit 9 und die Kalibriereinheit 37 zueinander koaxial ausgerichtet. Zusätzlich ist in der gezeigten Ausführung eine Distanzhülse 19 in dem Reinigungskalibriergehäuse 20 angeordnet, wie in der Fig. 2 gezeigt ist. Die Distanzhülse 19 gewährleistet einerseits einen in Richtung der Einführöffnung 36 axial festen Sitz der Reinigungseinheit 9 im Reinigungskalibriergehäuse 20, andererseits ist durch eine einfache Anpassung einer axialen Länge der Distanzhülse 19 die Reinigungseinheit 9 auch in an einen zur Verfügung stehenden Bauraum angepasste Reinigungskalibriergehäuse 20 einsetzbar. In nicht gezeigten Ausführungsformen ist in dem Reinigungskalibriergehäuse 20 keine Kalibriereinheit 37 aufgenommen.

Die Honmaschine 3 kann mit dem nachfolgend beschriebenen Honverfahren betrieben werden.

Das oben genannte Honverfahren umfasst eine Reinigungsoperation zur Reinigung des an der Spindelwelle 23 angekoppelten Honwerkzeugs 4. Zur Durchführung der Reinigungsoperation wird das Honwerkzeug 4 nach mindestens einer Honoperation mittels des Hubantriebs in den oberhalb der Bohrung liegenden Reinigungsbereich 6 der Reinigungseinrichtung 7 bewegt. Der Reinigungsbereich 6 ist entlang der Spindelachse SA dem zu bearbeitenden Werkstück 1 nachgeschaltet, so dass das Honwerkzeug 4 nach der Honoperation durch eine einzige durchgehende translatorische Hubbewegung nach oben aus der Bohrung ausgeführt und zur Durchführung der Reinigungsoperation in die Reinigungseinrichtung 7 eingeführt wird. Während der Reinigungsoperation wird das Honwerkzeug 4 innerhalb des Reinigungsbereichs 6 mittels Reinigungsflüssigkeit gereinigt, indem die Reinigungsflüssigkeit unter Druck vollumfänglich auf die Außenseite 8 des Honwerkzeugs 4 gestrahlt wird. Die Reinigungsflüssigkeit wird über die Ausführöffnung 40 aus dem Reinigungskalibriergehäuse 20 abgeführt.

In dem Beispiel wird das Honwerkzeug 4 derart mittels des Hubantriebs durch die Reinigungsöffnung 11 und den Bereich der Düsenanordnung 12 hindurch verfahren, dass zumindest der gesamte Schneidbereich des Honwerkzeugs 4 durch den flächigen Reinigungsflüssigkeitsstrahl gereinigt wird.

Während der Reinigungsoperation wird das Honwerkzeug 4 im Bereich der Düsenanordnung 12 von allen Seiten des Umfangs gleichzeitig mit Reinigungsflüssigkeit unter Hochdruck (z.B. 25 bis 40 bar) bestrahlt. Dies ermöglicht eine funktionssichere und vollumfängliche Reinigung bzw. Entfernung des Honwerkzeugs 4 von Anhaftungen, wobei es keiner Drehbewegung des Honwerkzeugs 4 bedarf. Dadurch werden alle Flächen und Kanten an der Außenseite 8 des Honwerkzeugs 4 und somit auch der Honleiste 5 von Anhaftungen befreit.

Im Beispielsfall wird die Reinigungsflüssigkeit unter einem Hochdruck von mindestens 20 bar auf die Außenseite 8 des Honwerkzeugs 4 eingestrahlt. Der Hochdruck sollte möglichst nicht höher als ca. 80 bar sein, um Beschädigungen am Honwerkzeug, insbesondere an dem Schneidstoffkörper, zu vermeiden.

In einer vorteilhaften Realisierung wird die Reinigungsoperation automatisch durchgeführt. Dabei ist die Hochdruckpumpe P der Reinigungseinrichtung 7 derart konfiguriert, dass ein Druck der Reinigungsflüssigkeit und/oder eine Reinigungsdauer der Reinigungsoperation gesteuert wird. In dem gezeigten Beispiel ist Reinigungsoperation durch Maßnahmen wie Drucküberwachung und Durchflussmessung der Reinigungsflüssigkeit einstellbar, regelbar und kontrollierbar, wodurch konstante Reinigungsergebnisse erzielt werden können.

In dem gezeigten Beispiel wird bei der Reinigungsoperation der bei der Honoperation genutzte Kühlschmierstoff als Reinigungsflüssigkeit verwendet. Dazu ist die Reinigungseinrichtung 7 an einen bereits bestehenden Kühlschmierstoffkreislauf der Honmaschine 3 angeschlossen, so dass die Reinigungsoperation mit dem bereits vorhandenen Kühlschmierstoff durchgeführt wird.

Das Honwerkzeug 4 kann während eines Honprozesses zur aufeinanderfolgenden Bearbeitung einer Vielzahl von Werkstücken 1 zyklisch nach einem vorgegebenen Reinigungsprogramm gereinigt werden. Das Reinigungsprogramm kann z.B. nach vorgegebener Stückzahl an Werkstücken 1 , nach einer bestimmten Honbearbeitungszeit oder anlassbezogen vorgegeben sein.

In einer vorteilhaften Realisierung wird das Honwerkzeug 4 nach der Reinigungsoperation unter Fortsetzung der Hubbewegung in die Kalibriereinrichtung 13 verfahren. In der Kalibriereinrichtung 13 wird eine Kalibrieroperation durchgeführt, bevor anschließend eine weitere Honoperation durchgeführt wird. Bei der Kalibrieroperation wird das Honwerkzeug 4 bzw. die Honleiste 5 auf ein genaues, vorgegebenes bzw. vorgebbares Maß eingestellt. Dazu weist die Kalibriereinrichtung 13 eine Kalibriereinheit 37 in der Art eines Kalibrierrings auf, dessen Innendurchmesser dem geforderten Maß entspricht. Die Kalibrieroperation wird in der Regel nach jeder Reinigungsoperation durchgeführt.

Wie die gezeigten und die weiteren oben erwähnten Ausführungsbeispiele deutlich machen, stellt die Erfindung ein Honverfahren zur Bearbeitung der Innenfläche einer Bohrung in einem Werkstück, eine Reinigungseinheit zur Reinigung eines an einer Spindelwelle einer Spindeleinheit angekoppelten Honwerkzeugs, eine Reinigungseinrichtung mit solch einer Reinigungseinheit und eine mit solch einer Reinigungseinrichtung ausgestattete Honmaschine zur Verfügung, die gegenüber dem Stand der Technik Vorteile insbesondere hinsichtlich Produktivität, Automatisierung, Maschinenstillstandskosten, Werkzeugeingriffszeit, Instandhaltung und/oder Bearbeitungsqualität bieten.