DE1963233C3

DE1963233C3 - Steuereinrichtung zum Honen von Bohrungen mit einer inneren Begrenzung

Info

Publication number: DE1963233C3
Application number: DE19691963233
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl.-Ing. 7441 Zizishausen Nagel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-12-17
Filing date: 1969-12-17
Publication date: 1974-08-08
Also published as: DE1963233A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung zum Honen von Bohrungen mit einer inneren Begrenzung, wie Sacklochbohrungen, abgesetzte Bohrungen od. dgl., an einer Honmaschine mit einem

Steuergerät, das auf Signale von Signalgebern an den Hubenden anspricht und die Umsteuerung der Axialbewegung bewirkt.

Beim Honen von Sacklochbohrungen od. dgl. war man bisher darauf angewiesen, einen relativ großen Freistioh am Bohrungsgrund vorzusehen, um einen Überlauf der Arbeitsfläche des Honwerkzeuges, also des Honsteines, über die eigentlich zu bearbeitende Fläche zu bekommen. Dieser Überlauf, der etwa Vs der Honsteinlänge beträgt, mußte eingehalten werden, da sonst am Bohrungsgrund andere Verhältnisse vorlagen als an den übrigen Stellen der zu bearbeitenden Bohrung und ein gutes Honergebnis nicht zu erzielen war. Der große Freistich war in dan meisten Fällen zumindest unerwünscht, da die Bohrung unnötig tief wurde oder die Baulänge bestimmter Teile allein durch die Notwendigkeit des Freistiches wuchs. In einigen Fällen ließen sich konstruktiv erwünschte oder erforderliche Maßnahmen überhaupt nicht durchführen, da es nicht möglich war, bis dicht an den Bohrungsgrund oder einen Absatz heran zu honen. Um den Freistich so klein wie möglich zu halten, wurde teilweise die Länge der Honsteine gering gehalten. Das brachte jedoch den Nachteil mit sich, daß der Honstein sich schnell abnutzte und vor allem die Geradheit der Bohrungen nicht gewährleistet war, da »kurzwellige« Unebenheiten durch die Honbearbeitung nicht wegzubekommen waren oder sogar neu entstanden.

Es ist ferner bereits versucht worden, mit zwei verschiedenen Honwerkzeugen in zwei aufeinanderfolgenden Honoperationen zu arbeiten. Durch eine Vorhonoperation mit einem Stein geringster Länge wurde ein Freiraum geschaffen, der in der Vorhonoperation bis fast zur Fertigtoleranz gehont wurde. Danach wurde in einer zweiten Operation mit unverkürzten Honsteinen die Bohrung vollends fertig gehont.

Auch dabei war ein gewisser Freistich erforderlich, der einem Drittel der allerdings sehr geringen Länge des Vorhonwerkzeuges entsprach. Dieses Verfahren hat jedoch erhebliche wirtschaftliche Nachteile, da nicht nur zwei verschiedene Werkzeuge benötigt werden, sondern auch zwei aufeinanderfolgende Arbeitsgänge auszuführen sind, bei denen jeder einen Werk-

jBUg Werkstüekweehsel und getrennte MeB-

operartonen erfordert.

Aufgabe der Erfindung Ist es, eine Steuereinrichtung zuro Honen von Bohrungen mit einer inneren Begrenzung zu schaffen, die mit Üblichen Werkzeugen In einem Arbeitsgang ein durchmessergenaues Honen von Bohrungen bis dicht an die innere Begrenzung heran erlaubt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Steuerkreis zur periodischen Umsohaltung von Langbüben, die von einem unteren Umkehrpunkt nahe der inneren Begrenzung der Bohrung bis zu einem oberen Umkehrpunkt reichen, an dem das Honwerkzeug den Bohrungseingang überlaufen hat, auf Kurzhübe, bei dem das Honwerkzeug im Bereich »s der inneren Begreniung der Bohrung arbeitet, ein Sekundärsteuergerät mit einem Geber für die Zahl bzw. Dauer von Lang- und Kurzbüben vorgesehen ist und daß an das Sekundärsteuergerät eine Programmeingabe mit einer Einstellmöglichkeit für die Zahl law. Dauer der Langhübe bzw. Kurzhübe angeschlossen ist.

Nach der Erfindung wird also nach einer einstellbaren Zahl von Langhüben eine beliebige Anzahl von Kurzhüben dazwischengeschaltet. Die Hublänge der as Kurzhübe beträgt vorzugsweise V₃ bis V₂ der Länge der Arbeitsfläche des Honwerkzeuges, d. h. des Hon-Iteines, der Honleiste oder des Honbelages auf einem Werkzeug.

Als Geber für die periodische Umschaltung zwi-Sehen den Kurz- und Langhüben kann im Sekundärsteuergerät ein einstellbarer Zeitwertgeber vorgesehen Sein. Noch vorteilhafter jedoch kann an dessen Stelle ein einstellbarer Zähler für die Anzahl von Lang- und Kurzhüben vorgesehen sein. "

Es kann also mit normalen Honwerkzeugen in einem Arbeitsgang gearbeitet werden. Es wird zwar für Operationen, bei denen ohne Freistich bis dicht an den Bohrungsgrund heran gearbeitet werden muß, vorzugsweise ein relativ kurzer Stein verwendet, der jedoch im Vergleich zu den bisher verwendeten Steinen sehr lang ist und noch kurzwellige Unebenheiten erfaßt. Erstaunlich ist, daß nach der Erfindung mit einem langen Stein bis unmittelbar (bis '/₁₀ mm) an den Bohrungsgrund heran gearbeitet werden kann, ohne diiß die Genauigkeit leidet. Es hat sich aucli herausgestellt, daß erstaunlicherweise die Maßhaltigkeit des Teiles der bearbeiteten Fläche, die sowohl von den Kurzhüben als auch von den Langhüben überstrichen wird, nicht leidet. Es ergibt sich zwa~ auch eine gewisse geringe Konizität im Bereich der inneren Begrenzung, die jedoch erheblich geringer ist als bisher. Diese Konizität hängt von der Art der Honsteine und dem Werkstoffabtrag ab. Der Abstand der ersten auf ein genaues Endmaß (wenige /im Toleranz) zu bringenden Meßstelle von der inneren Begrenzung der Bohrung kann beim Arbeiten ohne jeden Freistich nach der Erfindung auf '/5 bis V10 der Steinlänge gesenkt werden, wobei besonders niedrige Werte mit Diamanthonleisten erzielt werden können.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit den 21eichnungen hervor. An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher erläuten. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Honmaschine verbunden mit einem Blockschaltbild ihrer Steuerung,

F i g. 2 eine sehematiiehe Darstellung einer Secklocbbohrung und der darin arbeitenden Honsteine in zwei Stellungen und

Fig.3 ein Weg-Zeit-Diagrararo für ein Honwerkzeug während eines Abschnittes der Bearbeitung einer Bohrung.

In F i g. 1 ist schematisob die Steuerung einer Honmaschine dargestellt, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Die Honmaschine 11 -besitzt ei»v hydraulische Betätigung for den Werkzeuglingsnub. Das Werkzeug 12 mit seinen Arbeitsflächen 13, beispielsweise den Honsteinen, arbeitet mit einan Werkstück 14 zusammen, das eine Bohrung 15 besitzt Die Bohrung 15 ist durch eine untere Begrenzung 16 abgeschlossen, die beispielsweise das Ende einer Sacklochbohrung oder ein innerer Absatz einer Bohrung sein kann. Das Werkzeug 12 ist so ausgebildet, daß die Honsteine bis an das in F i g. 1 untere Ende des Werkzeuges heranreichen.

Die hydraulische Betätigung für den Axialhub des Werkzeuges besteht aus einem hydraulischen Zylinder 21, in dem ein Kolben 2*. läuft. Der hydraulische Zylinder wird über eine Leitung 23 von einer hydraulischen Steuereinheit 24 gespeist, die an eine Druckmittelquelle 25 angeschlossen ist und beispielsweise ein Magnetventil 26 besitzt, das den Hydraulikstrom und damit die Hubrichtung umkehren kann.

Die Umschaltsignale für das Magnetventil 26 werden von einem Verstärker 27 geliefert, der die Signale aus einem Steuergerät 28 auf die zur Betätigung des Magnetventils nötige Stärke verstärkt.

Bei üblichen Honmaschinen wird dieses Steuergerät 28 mit Signalen von zwei Endschaltern 29,30 beaufschlagt, die an einem beliebigen Teil der axial bewegten Honspindel 31 angreifen und ein Signal geben, wenn die Honspindel einen oberen bzw. unteren Punkt erreicht hat. Es können kontaktlose Endschalter Verwendung finden, die in dem dargestellten Beispiel schematisch auf die Annäherung acs Kolbens 22 ansprechen. Üblicherweise geben diese Endschalter ein Umschaltsignal an das Steuergerät, das über den Verstärker 27 an die Steuereinheit 24 weitergegeben wird und somit eine Richtungsumkehr der Honspindel 31 bewirkt.

In F i g. 1 ist ein Sekundärsteuergerät 32 angeordnet, das zwei Zähler 33,34 und ein einstellbares Zeitverzögerungsglied 35 enthält. Die Zähler sind an den Endschalter 30 angeschlossen und zählen die Impulse, die bei der Annäherung des Kolbens 22 an den Endschalter 30 von diesem abgegeben werden. Die Zähler 33, 34 und das Zeitverzögerungsglied 35 sind über eine Programmeingabe 36 mit Einstellmöglichkeiten 37, 38, 39 einstellbar.

Die in F i g. 1 beschriebene Honmaschine arbeitet wie folgt: Der Endschalter 30 ist so eingestellt, daß er einen Impuls abgibt, wenn die Honspindel ihre tiefste Lage, bei der das Honwerkzeug nahe der unteren Begrenzung 16 ist, erreicht hat. Der Endschalter 29 gibt einen Impuls ab, wenn das Honwerkzeug 12 sich etwa in der in F i g. 1 dargestellten Lage !befindet, in der etwa V3 der Länge der Arbeitsfläche 13 des Honwerkzeuges über den Bohrungseingang 17 hinausragt. Es sei angenommen, daß zuerst Langhübe gefahren werden sollen. Am Ende des Abwärtshubes gibt der Endschalter 30 ein Signal an die Zähler ab. iDa Langhübe gefahren werden sollen, ist der Zähler 33 für die Langhübe wirksam, während der Zähler 34 für die Kurzhübe ausgeschaltet ist. Diese Umschaltung, die

während des Betriebes automatisch erfolgt, kann über die Programmeingabe mit einem nicht dargestellten Schaltglied für den Anfang des Betriebes gesteuert werden. Der Zähler 33 zählt die Anzahl der ihm zufließenden Signale aus dem Endschalter 30 und gibt sie an das Steuergerät 28 weiter, das einen Umschaliimpuls über den Verstärker 27 der hydraulischen Steuereinheit 24 zuführt. Diese steuert den Hydraulikfluß über die Leitung 23 um und bewirkt eine Richtungsumkehr der Honspindel 31. Beim Erreichen des Endschalters 29 am oberen Umkehrpunkt gibt dieser ein Signal an das Steuergerät 28, das daraufhin einen Umschaltimpuls über den Verstärker 27 an die Steuereinheit 24 gibt, wodurch wieder ein Abwärtshub bewirkt wird.

Der Zähler 33 ist über die Einstellmöglichkeit 37 in der Programmeingabe 36 einstelbar. Nach einer an der Einstellmöglichkeit 37 vorgewählten Zahl von Impulsen aus dem Endschalter 30 schaltet der Zähler 33 den Eingang von dem Endschalter 30 auf die Zähler 34 um. Der Zähler 34 für die Kurzhübe ist über die Einstellmöglichkeit 38 der Programmeingabe auf eine bestimmte Anzahl von Kurzhüben einstellbar. Die Impulse, die bei Ansprechen des Endschalters 30 an den Zähler 34 gegeben werden, werden von diesem gezählt. Der Zähler 34 gibt einen Impuls an das Zeitverzögerungsglied 35, das über eine Einstellmöglichkeit 39 für die Dauer des Kurzhubes in der Programmeingabe einstellbar ist. Gleichzeitig wird ein Signal an das Steuergerät 28 gegeben, das, wie bereits beschrieben, eine Umsteuerung des Honspindelhubes zum Aufwärtshub bewirkt.

Nach der am Zeitverzögerungsglied 35 eingestellten Zeit gibt dieses einen Impuls an das Steuergerät 28, das einen Umsteuerimpuls an die hydraulische Steuereinheit gibt. Nach der eingestellten Zeit wird also die Honspindel 31 in ihrer Axialbewegung wieder auf Abwärtshub umgeschaltet, ohne daß sie die volle Hublänge bis zum Endschalter 29 durchlaufen hat. Dieser Zyklus setzt sich so lange fort, bis die über die Einstellmöglichkeit 38 am Zähler 34 eingestellte Anzahl von Kurzhüben beendet ist, wonach automatisch wieder auf den Zähler 33 für die Langhübe umgeschaltet wird.

Es ist zu erkennen, daß mit der beschriebenen Honmaschine beliebige Kombinationen von Kurz- und Langhüben einfach einstellbar sind und daß die Dauer und die davon abhängende Länge des Kurzhubes stufenlos einstellbar ist. Es ist dabei kein dritter Endschalter notwendig, so daß ohne Änderungen mit einer üblichen Honmaschine gearbeitet werden kann, wenn em Sekundärsteuergerät mit einer Programmeingabe zugeschaltet wird.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind zwei Zähler 33,34 erwähnt worden. Es ist auch möglich, nur einen Zähler zu verwenden, dessen Ausgang und Einstellung entsprechend umgeschaltet Wd. Die Programmenigabe kann beispielsweise Wählscheiben für die Einsteflmöglichkeiten 37_S 38 und ein Potentiometer für die Einsfellniöglichkeit 39 besitzen. Insbesondere für automatische Fertigungsabläufe oder in Betrieben, in denen bestimmte Werkstückarten häufig zu bearbeiten sind, kann es vorteilhaft sein, die Proningabe als em Lesegerät für einen Datenträger auszubilden. Auf dem Datenträger, beispielsweise einer Loch- odi;r Magnetkarte, können die für ein bestimmtes Werkstück ermittelten Daten für die Anzahl von Kurz- und Langhüben und die Dauer bzw. Länge des Kurzhubes gespeichert sein. Der Bedienende hai dann für ein bestimmtes Werkstück nur noch die Karte in das Lesegerät einzuführen, woraufhin der gewünschte Arbeitsablauf automatisch gesteuert wird.

to In F i g. 2 ist schematisch eine Sacklochbohrung mit zwei Stellungen eines Honsieines dargestellt. Der auf der linken Seite gezeigte Honstein 13' befindet sich an seinem unteren Umkehrputikt und der auf der rechten Seite dargestellte Honstein 13" befindet sich am oberen Umkehrpunkt 20. Dabei hat er den Bohrungseingang 17 um etwa Vs seiner Länge überlaufen. Während des Langhubes best leicht er die gesamte Bohrungsinnenfläche bis nahe iin die innere Begrenzung 16 heran, also über die Hublänge b des Lang- hubes, also die Bohrungslänge abzüglich «/„ der Länge der Arbeitsfläche des Honsteines. Die Hublänge a des Kurzhubes ist maximal gleich der Hälfte der Länge der Arbeitsfläche 13 des Honwerkzeuges. Vorzugsweise liegt sie sogar unter Vs dieser Länge.

! i F i g. 3 ist in einem Wiig-Zeit-Diagramm die Arbeit eines Honwerkzeuges in einem ersten Abschnitt eines Bearbeitungszyklus dargestellt. Aus der Ruhestellung 40, die das Honwerkzeug während eines Werkstückwechsels einnimmt, wird es in die Bohrung eingefahren und beginnt zuerst mit einer Serie von Kurzhiiben. Die Länge α des Kurzhubes ergibt sich aus der an der Einstellmöglichkeit 39 eingestellten Zeitdauer in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Honspindel 31. Vom unteren Umkehrpunkt 19

reicht der Kurzhub um den Betrag aufwärts, so daß die Länge 18 (F i g. 2) überstrichen wird.

Nach der an der Einstellmöjlichkeit 38 am Zähler 34 eingestellten Hubzahl wird auf den Zähler 33 umgeschaltet, und es werden Langhübe ausgeführt. Die-

ser Zyklus kann sich mehrfach während der Bearbeitung einer Bohrung wiederholen.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zuerst Kurzhübe gefahren werden, so daß ein Freiraum in dem Bereich 18 entsteht. Die Maßhaltigkeit der

Bohrung läßt sich dadurch verbessern. Wie bereits erwähnt, kann die Anzahl der Kurz- ui»d Langhübe unabhängig voneinander auf beliebige Zahlen eingestellt werden. Das Verhältnis der Anzahl von Kurz- zu Langhüben hängt von den Abmessungen der

Bohrung und der Honsteine, ton der Art des Honwerkzeuges und selbstverständlich von den geforderten Toleranzen ab. Es -wird für derartige Gegebenheiten einmal das günstigste Verhältnis und die günstigste Länge des Kurzhubes ermittelt. Danach ar- beitet auf Grund der Einstellung an der Programmeingabe die Maschine automatisch nach diesen einmal festgestellten Werten. Auch die günstigste Länge der verwendeten Honsteine ändert sich nach den genannten Gegebenheiten. So wurde beispielsweise bei einer Bohrung von S nun Durchmesser eine Länge der Arbeitsfläche des Honwerkzeuges von 20 mm gewählt, und bei einer Bohrung von 80 mm Durchmesser betrug die Lange der Arbeitsfläche bei einem Anwendungsbeispiel 100 mm.

Hiatzn 1 Blatt Zeichnungen

Claims

¹ Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung zum Honen von Bohrungen mit einer inneren Begrenzung, wie Sacklochbohrungen, abgesetzte Bohrungen od. dgl., an einer Honmaschine nut einem Steuergerat, das auf Signale von Signalgebern an den Hubenden anspricht und die Umsteuerung der Axialbewegung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkreis zur periodischen Umschaltung von Langhüben (&), die von einem unteren Umkehrpunkt (19) nahe der inneren Begrenzung (16) der Bohrung (15) bis zu einem oberen Umkehrpunkt (20) reichen, an dem das Honwerkzeug (12) den Bohrungeeingang (17) überlaufen hat, auf Kurzhübe (β), bei dem das Honwerkzeug (12) im Bereich der inneren Begrenzung (16) der Bohrung (15) arbeitet, ein Sekundärsteuergerät (32) mit einem Geber (33, 34) für die Zahl bzw. Dauer von Lang- und Kurzhüben vorgesehen ist und daß an das Sekundärsteuergerät (32) eine Programmeingabe (36) mit einer Einstellmöglichkeit (37, 38) für die Zahl bzw. Dauer der Langhübe bzw. Kurzhübe angeschlossen ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekundärsteuergerät als Geber für die periodische Umschaltung zwischen Lang- und Kurzhüben (α, b) ein einstellbarer Zeitwertgeber Vorgesehen ist.

3. Steuereinrichtung nach Ansnruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sekunoärsteuergerät als Geber für die periodische Urasck jltung zwischen Lang- und Kurzhüben (a, b) ein einstellbarer Zähler (33,34) für die Anzahl von Lang- und Kurzhüben vorgesehen ist.

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitwertgeber bzw. Zähler (33, 34) derart einstellbar ist, daß die Umschaltung von Langhüben auf Kurzhübe während der Bearbeitung einer Bohrung (15) mehrmals erfolgt.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitwertgeber bzw. Zähler (33, 34) zur unterschiedlichen Einstellung der Zeiten bzw. Hubzahlen für Kurz- und Langhübe (a, b) ausgebildet ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärsteuergerät (32) ein Zeitverzögerungsglied (35) mit einer Einstellmöglichkeit (39) enthält, das auf ein Signal des Signalgebers (30) für die innere Bohrungsbegrenzung (16) anspricht und nach Ablauf der eingestellten Zeit die Umsteuerung des Honwerkzeuges (12) zur Ausführung des Kurzhubes bewirkt.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (29) für den Langhub (b) derart angeordnet ist, daß die Arbeitsfläche (13) des Honwerkzeuges (12) beim Langhub (i>) den Bohrungseingang (17) um etwa Vs ihrer Länge überläuft.

8. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hublänge des Kurzhubes (α) maximal Va der Länge der Arbeitsfläche (13) des Honwerkzeuges (12) beträgt.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche

t bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hublange des KurzHubes (α) weniger els Vs der Lunge der Arbeitsfläche (13) des Honwerkzeuges (12) betragt.

JO. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Programraerogabe (36) ate Lesegerät für einen Datenträger ausgebildet ist, auf dem die Anzahl von Kurz- und Langhüben bzw. die Dtaer des Kurzhubes gespeichert ist.

11. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmöglichkeit (39) für da* Zeitvcrzögerungsglied (35) aus einem Potentiometer besteht.