DE4338077A1 - Honelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Honelement, das an einer Hon- Vorrichtung befestigt werden kann, 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 gegen­ überliegt 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 bearbei­ tenden Materials, schleift diese ab und entfernt Materi­ al, wenn es sich dreht und dagegen gedrückt wird.

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

Wenn herkömmlich gebundene Schleifmittel verwendet wer­ den, 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 Abfall, der während des Schleifvorgangs gebildet wird, auf der Schleiffläche ab und verringert den Wirkungsgrad des Honelements. Die bekannteren 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 beschrie­ ben, das einen relativ breiten (3 mm) Schleifmittelstrei­ fen ausweist, der an einem hölzernen Trägerelement ange­ bracht ist, das sogar noch dicker ist. Der Schleifmittel­ streifen ist so angeordnet, daß eine relativ schmale Randfläche des Streifens das zu bearbeitende Material berührt. Das Honwerkzeug erzeugt immer noch eine beacht­ liche Reibung und Hitze, besonders wenn relativ hohe Hondrücke und Drehzahlen verwendet werden.

Der Erfindung liegt 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.

Diese Aufgabe wird durch ein Honelement nach Patentan­ spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfin­ dungsgemäßen Honelements sind Gegenstand der Patentan­ sprüche 2 bis 16. Eine aus mehreren Honelementen beste­ hende Honeinrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 17. Die Patentansprüche 18 bis 21 sind auf einen Hondorn gerichtet, der wenigstens ein erfindungsgemäßes Honele­ ment aufweist. Patentanspruch 22 betrifft ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Honelementes.

Im Einsatz wird das erfindungsgemäße Honelement so hoch­ kant an einer Honanordnung angebracht, daß nur ein Rand und nicht eine Fläche der superschleifenden Schicht oder Schichten längs einer Seite der Randfläche mit der zu honenden Werkstückoberfläche in Eingriff steht. Dadurch wird ein verbesserter Abnutzungsgrad des Schleifmittels erreicht, so daß wirtschaftlicher gehont werden kann. Außerdem können höhere Hondrücke und Drehzahlen verwendet werden. Es wird weniger Abfall erzeugt und das Werkstück weniger durch Abfall beeinträchtigt, der sich auf der Schleiffläche absetzt. Da nur ein Rand der Schleifschicht an dem Werkstück eingreift, ist es außerdem relativ einfach, das Honelement nachzurichten, wenn dies notwen­ dig ist.

Das schleifende Honelement kann bei vielen schon beste­ henden Honmaschinen verwendet werden, ohne daß wesentli­ che Veränderungen an der Maschine erforderlich sind. Dadurch können schon bestehende Honmaschinen mit höheren Hondrücken als bisher honen. Die Honvorrichtung ist relativ billig herzustellen und hat eine lange Lebens­ dauer. Schließlich kann der Bereich der Abnutzung und der Einstellung eines Honelements vergrößert werden, das Superschleifmittel verwendet.

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 Honele­ ments;

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Teil­ schnittansicht einer aus mehreren Honele­ menten bestehenden Honeinrichtung;

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

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

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

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

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Teils der Hon­ anordnung 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 Sei­ tenansicht eines Honelements, auf dessen Oberfläche mehrere Schichten eines Schleifmaterials angebracht sind.

Das in Fig. 1 gezeigte Hochkant-Honelement 10 weist ein metallisches oder keramisches Trägerelement 12 auf, das Seitenflächen 14 und 16, Stirnflächen 18 und 20 und Randflächen 22 und 24 hat. An einer der Seitenflächen, beispielsweise der Seitenfläche 14, ist eine Schleif­ schicht 26 angebracht, die Partikel eines Schleifmateri­ als, beispielsweise eines superschleifenden Materials, und ein Bindemittel enthält. Das superschleifende Materi­ al und das Bindemittel sind auf der Seitenfläche 14 des Trägerelements 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 Trägerelement angebracht werden können, sind Super­ schleifmittel, die durch Partikel von Materialien, wie zum Beispiel Diamantpartikel oder Parikel aus kubischem Bornitrid gebildet werden, die mit einem Bindemittel vermischt sind. Auf dem metallischen oder keramischen Trägerelement können auch mehrere Schichten solcher Superschleifpartikel und Bindemittel angebracht werden. Es ist außerdem möglich, an beiden gegenüberliegenden Flächen 14 und 16 des Trägerelements 12 Schleifmittel anzubringen, obwohl es gewöhnlich notwendig und erwünscht ist, Schleifmittel nur auf einer Fläche anzubringen, normalerweise der Fläche, die in Drehrichtung des Hon­ elements 10 zeigt, wenn es an einem Hondorn oder an einer ähnlichen Vorrichtung angebracht ist.

In einem Herstellungsschritt oder als Ergebnis der Ab­ nutzung während des Honens wird die Oberfläche des Hon­ elements, die mit der zu honenden Werkstückoberfläche in Eingriff steht, an den Durchmesser der Werkstückober­ fläche 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 Trägerelements 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 Schleif­ kante ausgerichtet bleibt. Aufgrund der Dünnheit der Schleifschicht 26 und der Tatsache, daß das Trägermateri­ al relativ leicht seine neue Form annimmt, ist das Nach­ richten des Randes normalerweise relativ leicht.

In Fig. 3 ist ein Aufbau 50 stark vergrößert gezeigt, der von mehreren angrenzenden Trägerelementen 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 Schich­ ten 58, 60 und 62 bis zu den Randflächen 64, 66 und 68 des jeweiligen Trägerelements 52, 54 und 56. Wenn der Aufbau 50 an einer Honanordnung so angebracht ist, daß er 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 dem Aufbau 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 bei­ tragen können. Hierin besteht wie bei anderen Ausfüh­ rungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Unter­ schied zu herkömmlicheren Honanordnungen, die aus einem schleifenden Material, wie zum Beispiel einer gesinterten Schleifkörnung hergestellt sind, das mit seiner gesamten Flächenbreite an der zu honenden Oberfläche angreift. Normalerweise hat ein gesintertes Schleifelement die Form eines Blockes, der an einem Trägerelement aus Metall oder ähnlichem befestigt ist. Der Block greift mit einer gesamten freien Oberfläche an der Werkstückoberfläche an und führt den Honvorgang durch. Es gibt außerdem Hondor­ ne, die eine Schicht aus superschleifendem Material besitzen, die sich vollständig oder im wesentlichen vollständig über die Oberfläche erstreckt, die an dem Werkstück angreift, wie zum Beispiel über die Flächen 22, 36, 64, 66 und 68 der in Fig. 1, 2 und 3 gezeigten Aus­ führungsformen. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungs­ formen greifen die Trägeroberflächen 22, 36, 64, 66 und 68 an den Werkstückoberflächen an, das Honen wird jedoch nur durch einen Rand einer oder mehrerer Superschleif­ mittelschichten durchgeführt. Dies ist der wesentliche Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Aufbau und den herkömmlicheren Konstruktionen und bedeutet, daß die erfindungsgemäßen Honelemente, die Superschleifmittel verwenden, trotzdem relativ hohen Hondrücken widerstehen können und deshalb mit höherer Geschwindigkeit honen können als dies mit dickeren herkömmlicher gebundenen Schleifelementen der Fall wäre. Da nur ein dünner Rand der Schleifschicht oder der Schleifschichten an der Werkstückoberfläche angreift, ist es möglich, die erfin­ dungsgemäßen Honelemente relativ schnell nachzurichten, um wieder eine höhere Hongenauigkeit herzustellen. Dies ist mit den herkömmlicheren Honelementen nicht möglich, bei denen die gesamten Flächen, nicht nur ihre Ränder, nachgerichtet werden müssen. Dies ist besonders bei einer Konstruktion wünschenswert, die ein beträchtliches radia­ les Nachrichten ermöglicht, bevor ein Honelement aus­ rangiert werden muß. Mit anderen Worten können die Hon­ elemente durch Anbringung einer relativ dünnen Schicht einer Schleifkörnung an einer oder mehreren Seitenflächen des erfindungsgemäßen Honelements in einem weiten radia­ len Bereich weiterbenutzt werden, um eine radiale Bewe­ gung oder Einstellung zu kompensieren.

Fig. 4 zeigt eine Honvorrichtung oder einen Hondorn 70, bei der bzw. dem eine am Werkstück eingreifende Honanord­ nung 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 Hon­ dorns 70 angeordnet ist. Jede Honanordnung 82 besitzt sein am Werkstück angreifendes Element 83, das durch mehrere angrenzende Trägerelemente 77, 79 und 81 gebildet wird, wobei wie gezeigt auf der Oberfläche jedes Träger­ elements 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 Schleifanordnung 82 greift an der Werkstückoberfläche oder Bohrung 75 eines Werkstücks 74 an. Die Trägerelemente 77, 79 und 81 haben Randflächen 76, 78 und 80, die an der Werkstückoberfläche 75 angrei­ fen und entweder während der Herstellung oder während ihrer Verwendung abgerundet worden sind, um sich an die Form der Werkstückoberfläche 75 anzupassen. Die einzelnen Trägerelemente 77, 79 und 81 können außerdem eine unter­ schiedliche 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 Honanord­ nungen angebracht werden. Gewöhnlich ist es wünschens­ wert, die Schleifschichten 71, 72 und 73 bei den Anord­ nungen eher an den nach vorne zeigenden Oberflächen der Trägerelemente 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 Anordnung 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 Steinanordnung 90 und der Keil 98 sind in einer Nut 102 in einer Seite eines Dornkörpers 100 ange­ bracht. 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 Materi­ als und eines Bindemittels auf ähnliche Weise beschich­ tet, wie die obenstehend beschriebenen in Fig. 1 gezeig­ ten 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 auf­ weist, die auf einer oder auf beiden gegenüberliegenden Seitenflächen 112 und 118 des Trägerelements 119 ange­ bracht 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 Schleif­ elemente hat, wie sie in den Fig. 1 und 3 gezeigt sind. Alternativ kann das Honelement gegen eine Positionierkan­ te 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 Befesti­ gung 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 ange­ bracht zu werden, die in einem Trägerelement 130 der Anordnung 120 ausgebildet ist. Der Sockeladapter 128 besteht aus Metall, beispielsweise aus Stahl, nickel­ phosphorbeschichteten Metallen oder Zink und ist in seiner Größe so ausgelegt, daß er in die Nut 129 paßt, die sich längs des Elements 130 erstreckt. Das Befesti­ gungsmittel 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 Ausführungs­ formen 150 und 160 des erfindungsgemäßen Honelements gezeigt, die ebenfalls so konstruiert sind, daß sie an herkömmlichen Honanordnungen verwendet werden können, wobei Schleif- und Bindemittelschichten 156 und 166 auf Trägerelementen 154 und 164 aufgebracht sind, die jeweils mit Sockeladaptern 152 bzw. 162 ein Teil bilden. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich von den vorherbe­ schriebenen Honelementen, beispielsweise von dem in Fig. 9 gezeigten, bei dem das mit einer superschleifenden Schicht versehene Trägerelement 126 zunächst an dem Adap­ tersockel 128 und dann an der Honanordnung 120 befestigt wurde. Bei den Ausführungsformen 150 und 160 sind die Rand-, Stirn- und Seitenflächen der Trägerelemente 152 und 162 so bearbeitet, daß sie die sich ergebenden schma­ leren Abschnitte 154 und 164 bilden, auf denen das Schleifmittel befestigt ist. Die Superschleif- und Binde­ mittelschichten werden dann auf den Abschnitten 154 und 164 angebracht. Die sich ergebenden einstückigen Hon­ trägerelemente sind relativ einfach und billig herzustel­ len. In Fig. 11 ist der Trägerabschnitt 154 in einem zwischenliegenden Bereich längs einer Längsseite des Sockeladapterabschnitts 152 vorgesehen, während das das Superschleifmittel tragende Trägerelement 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 Trägerelement 178 angebracht wird. Die zusammengesetzten Teile werden dann in einer Nut 177 in einem Adapter- oder Sockelele­ ment 176 befestigt, das darin mittels eines Klebemittels, beispielsweise eines Epoxidharzes oder dergleichen oder durch Verwendung von Lötmittel befestigt ist. Der Ab­ standshalter 174 kann auch an einem einteiligen Trag­ element 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 Schleif­ mittel beschichteten Abstandsstücke oder dergleichen verwendet werden, ist die Massenherstellung der Honele­ mente leichter, wenn beschichtete Abstandsstücke mit Standardlängen an Trägerelementen einer gewünschten Größe und Form befestigt werden.

Als Materialien für die Trägerelemente werden typischer­ weise Eisenstähle verwendet, die mit Materialien, wie zum Beispiel Kohlenstoff, Mangan, Phospor, Schwefel, Silizi­ um, 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 Härteeigenschaf­ ten dieser Materialien bieten einen großen Flexibilitäts­ bereich zur Anpassung der Erfindung an verschiedene Honanwendungen. Die Schleifleistung herkömmlich gebunde­ ner Schleifelemente ist normalerweise abhängig von dem verwendeten Schleifmittel und Klebemittel und der Be­ schaffenheit und Härte des damit zu honenden Werkstückes. Sowohl die Härte des Trägerelements als auch die Eigen­ schaften der verwendeten Schleif- und Bindemittelmateria­ lien sind wichtige Faktoren, die die Honeigenschaften und den Abnutzungsgrad eines hochkantig ausgerichteten Hon­ elements 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, ge­ eignet 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 Le­ benszeit des Honelementes.

Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführungsform 180 befindet sich eine Superschleifmittelschicht 182 zwischen zwei Trägerabschnitten oder -schichten 184 und 186. Die zwei Trägerabschnitte 184 und 186 können in einem begrenzten Ausmaß dazu beitragen, den Abnutzungsgrad der Super­ schleifmittelschicht 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 gebil­ det werden, die auf die jeweiligen Trägerelemente 194, 195, 204 und 205 aufgebracht sind, die an den Adapter­ sockeln 196 und 206 auf eine Weise befestigt sind, wie sie bereits beschrieben worden ist. Wie es gezeigt ist, können die Trägerelemente in Nuten 198 in einem Sockel 196 untergebracht oder gegen Absätze 208 an dem Sockel 206 angeordnet sein. Die Positionierungen der Schleif­ schichten an den vorderen oder hinteren Rändern des jeweiligen Elements hängt von der Verwendung des Elements ab.

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

Verfahren zur Anbringung der Schleifkörner sind das Elek­ troplattieren oder das sogenannte stromlose Beschichten. Es können auch Lötverfahren, Hartlötverfahren und Klebe­ mittel verwendet werden. Ein bevorzugtes Verfahren zur Aufbringung einer Schleifschicht auf das Trägerelement oder Abstandsstück wird in drei verschiedenen Phasen oder Stufen durchgeführt, einer ersten Vorbeschichtungsstufe, einer zweiten Anheftstufe und einer dritten Nachbeschich­ tungsstufe. Das Elektroplattierverfahren kann für einige oder alle dieser Stufen verwendet werden, wobei die Elektronen zur Metallreduktion von einer Gleichstromver­ sorgung 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 das Trägerelement oder Substrat 220 aufgetragen, wie es in Fig. 18 gezeigt ist. Durch diese Stufe wird die Haftung verbessert, die Schaf­ fung einer Tragfläche für die Körnung 222 unterstützt und die Veränderung der elektrochemischen Eigenschaften des Substrats 220 gefördert.

Während der Anheftphase werden die Teilchen der Schleif­ körnung 222 gegen die zu beschichtende Oberfläche an­ geordnet. Hierzu kann eine äußere Spanneinrichtung, Schwerkraft oder Elektrophorese verwendet werden. Dann wird eine dünne Schicht eines geeigneten Metallbinde­ mittels 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 erhal­ ten. Die Nachbeschichtungsphase kann schneller durch­ geführt werden, nachdem die überschüssigen Körnungsteil­ chen weggewaschen wurden und die äußere Spannvorrichtung, wenn sie verwendet wurde, entfernt worden ist. Bei der Nachbeschichtung geht es mit einem Bindemittel 228 wei­ ter, 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 Metall­ beschichtung 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 Anwen­ dungen die besten Beschichtungseigenschaften und die beste Festigkeit hat.

Die beschriebenen dünnen Superschleifmittelschichten haben gegenüber den herkömmlicheren Honmaterialien wich­ tige 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 bis unge­ fähr 0,5 mm, vor, obwohl auch eine andere Schichtdicke verwendet werden kann. Abhängig von der Zusammensetzung des Trägerelements und der Härteeigenschaften des Träger­ materials variiert die Gesamtdicke des Honelements norma­ lerweise zwischen ungefähr 0,025 mm bis ungefähr 5 mm, bei den meisten Anwendungen ist jedoch ein Bereich zwi­ schen ungefähr 0,5 mm und ungefähr 3 mm Dicke vorzuzie­ hen. Die schmalen Ränder, die zur Oberfläche des zu honenden Materials gerichtet sind, ermöglichen eine relativ lange Lebenszeit und erleichtern das Nachrichten der Honvorrichtungen.

Claims (22)

1. Honelement zur Befestigung an einer Honanordnung mit

• - einem länglichen Körper (12), der gegenüberliegende Seitenflächen (14, 16), Stirnflächen (18, 20) und Randflächen (22, 24, 36, 64, 66, 68) aufweist,
• - einer von einem Schleifmaterial und einem Bindemit­ tel gebildeten Schicht (26), die auf einer der Sei­ tenflächen (14, 16) angebracht ist, und sich zwi­ schen den Stirnflächen (18, 20) angrenzend an eine der Randflächen (22, 24, 36, 64, 66, 68) erstreckt und entlang der Schleifmittelfläche einen Werk­ stückseingriffsrand (19, 58A, 60A, 62A) bildet, und
• - Einrichtungen zur Befestigung des Honelements an einer Honanordnung (82, 90, 110, 120), so daß der Rand (19, 58A, 60A, 62A) der Schleifmittelschicht und die angrenzende Randfläche (22, 36, 64, 66, 68) des länglichen Körpers an der zu honenden Oberfläche (75) eines Werkstückes (74) angreift.

2. Honelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmaterial Superschleifmaterial enthält.

3. Honelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (26) aus einem Superschleifmaterial gebildet ist, das natürliche oder synthetische Dia­ mantpartikel und das Bindemittel enthält.

4. Honelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (26) aus einem Superschleifmaterial gebildet ist, daß monokristalline oder mikrokristalli­ ne Partikel von kubischem Bornitrid und das Binde­ mittel enthält.

5. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper (12) aus Stahl gebildet ist.

6. Honelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper (12) aus Gußeisen gebildet ist.

7. Honelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper (12) aus le­ gierten Erzeugnissen gebildet ist, die aus einer pulvermetallurgischen Substanz hergestellt sind.

8. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (26) aus Schleifmaterial zwischen ungefähr 0,01 mm und 1,5 mm beträgt.

9. Honelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (26) aus Schleifmaterial zwischen ungefähr 0,015 mm und ungefähr 0,5 mm be­ trägt.

10. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Schleif­ material und dem Bindemittel mehrere Lagen von Super­ schleifpartikeln (222) und einem Bindemittel (224, 226, 228) enthält.

11. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (172) aus Schleifmaterial und dem Bindemittel ein gesintertes abstandshalterähnliches Element (174) ist und daß Mittel zur Befestigung des abstandshalterähnlichen Elements (174) an einer Seitenfläche des länglichen Körpers (178) vorgesehen sind.

12. Honelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Schleifmaterial und dem Bindemittel auf einem Metallstreifen aufge­ bracht ist, und daß Mittel zur Befestigung des Me­ tallstreifens an einer Seitenfläche des länglichen Körpers vorgesehen sind.

13. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Schleif­ material und dem Bindemittel durch ein Beschichtungs­ verfahren auf den länglichen Körper aufgebracht ist.

14. Honelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel, Chrom, Kobalt, Eisen, Zinn, Kupfer, Nickelphosphor, Nickelbor, Messing und Bor besteht.

15. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter länglicher Körper (186) auf der Seite der Schleifmaterialschicht (182) angebracht ist, die dem ersten Körpers (84) entgegengesetzt ist.

16. Honelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Randfläche (36) des Körpers, die die Oberfläche des Werkstücks be­ rührt und sich über diese bewegt, so ausgebildet ist, daß sie konform zur Kontur der Werkstückoberfläche ist.

17. Honeinrichtung, gekennzeichnet durch mehrere Honele­ mente nach einem der Ansprüche 1 bis 16, die mitein­ ander so in Flächenkontakt stehen, daß der Rand (58A, 60A, 62A) jeder Schleifmaterialschicht (58, 60, 62) und die angrenzenden Randflächen (64, 66, 68) der Körper (52, 54, 56) an einer zu honenden Werkstück­ oberfläche angreifen.

18. Hondorn, an dem wenigstens ein Honelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder wenigstens eine Honein­ richtung nach Anspruch 17 so angebracht ist, daß sie während des Honens zylindrischer Werkstückoberflächen mit dem Hondorn (100) drehen, mit Einrichtungen (98), die während des Honens bewegbar sind, um das Hon­ element oder die Honeinrichtung unter Belastung mit der Werkstückoberfläche in Eingriff zu halten.

19. Hondorn nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch Ein­ richtungen (94, 96, 97, 98) für eine radiale Bewegung des Honelementes (90) oder der Honeinrichtung während des Arbeitsvorgangs.

20. Hondorn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß längs einer Seite eine längliche Nut (102) vorgesehen ist, in der das Honelement (90) oder die Honeinrich­ tung 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 Honelements (90) oder der Honeinrichtung steht, um das Honelement (90) oder die Honeinrichtung relativ zu dem Hondorn (100) radial zu bewegen, wenn das Keilelement (98) axial in eine Richtung in der Nut (102) bewegt wird.

21. Hondorn nach einem der Ansprüche 18 oder 19, gekenn­ zeichnet durch ein Ritzel (87), das so angebracht ist, daß es sich im wesentlichen entlang der Achse des Hondorns erstreckt, durch Zahnstangen (88) mit Zähnen für einen Eingriff mit dem Ritzel (87), und durch Honvorrichtungen (82), die sich zwischen Paaren von ausgerichteten Zahnstangen (88) erstrecken und ein Trägerelement aufweisen, an dem das Honele­ ment oder die Honeinrichtung (82) befestigt ist.

22. Verfahren zur Herstellung eines Honelements nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,

• - daß in einem ersten Schritt, auf wenigstens einer Seitenfläche des Körpers eine Substanz vorbeschich­ tet wird, die die Haftung unterstützt,
• - daß in einem zweiten Schritt Partikel einer schlei­ fenden Substanz auf die eine Seitenfläche angehef­ tet werden, und
• - daß nachdem zunächst überschüssige Schleifpartikel abgewaschen worden sind, in einem dritten Nachbe­ schichtungsschritt die Schicht mit den angehefteten Schleifpartikeln mit einem Bindemittel beschichtet wird, bis die angehefteten Schleifpartikel in einem gewünschten Ausmaß von dem Bindemittel umschlossen sind.