DE2129017C3 - Steuereinrichtung an einer Honmaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten von mindestens zwei koaxial hintereinanderliegenden Bohrungen - Google Patents
Steuereinrichtung an einer Honmaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten von mindestens zwei koaxial hintereinanderliegenden BohrungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung an einer Honmaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten von
mindestens zwei koaxial hintereinander liegenden Bohrungen mit axial hintereinander liegenden, an einer
drehantreibbaren Spindel angeordneten Honwerkzeugen, die gemeinsam durch eine Aufweitstange spreizbar
sind, mit einer pneumatisch wirkenden Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment des Honwerkzeuges, die
von der Druckluftquelle gespeist, mit dem einen Anschluß eines Druckvergleichsventils verbunden ist,
wobei durch Relativverschiebung seines Ventilkörpers zum in diesem geführten Steuerschieber zur Konstanthaltung
des Widerstandsmomentes die Zustellung der Aufweitstange über einen Steuerkreis steuerbar ist.
Bekannt sind an einer drehantreibbaren Spindel angeordnete Honwerkzeuge, die durch eine Aufweitstange
spreizbar sind, wobei die Bewegung der Aufweitstange durch eine pneumatische Vorrichtung
gesteuert wird. Es ist auch bekannt, als Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment eines Honwerkzeuges eine
pneumatisch wirkende Meßvorrichtung zu benutzen, die von einer Druckluftquelle gespeist ist (FR-PS 15 38 652).
Es ist ferner bekannt, die Aufweitstange durch einen hydraulischen Motor zu bewegen, der über einen
Steuerkreis mit einem Servoventil gespeist wird (DE-OS 19 15 528). Hierzu ist eine pneumatisch
wirkende Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment des Honwerkzeugs vorgesehen (wie sie beispielsweise
in der FR-PS 15 38 652 beschrieben ist), die von einer Druckluftquelle gespeist mit dem einen Anschluß eines
Druckvergleichsventils verbunden ist, wobei durch Relatiwerschiebung seines Ventilkörpers zum in
diesem geführten Steuerschieber zur Konstanthaltung des Widerstandsmoments die Zustellung der Aufweitstange
über den Steuerkreis steuerbar ist
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Honmaschine, durch die gleichzeitig mindestens zwei koaxial hintereinander
liegende Bohrungen bearbeitet werden, die hintereinander auf der gleichen Welle angeordneten
Honwerkzeuge so zu steuern, daß ein optimales Bearbeitungsdrehmoment in jeder Phase des Arbeitsvorganges
erreicht wird. Das optimale Bearbeitungsdrehmoment ist eine Funktion der aktiven Oberfläche
des Werkzeuges und des Durchmessers der einzuschleifenden Bohrung. Sollen gleichzeitig mehrere konzentrisch
angeordnete Bohrungen bearbeitet werden, so ist das optimale Drehmoment gegeben durch die Summe
der entsprechenden Drehmomente an jeder der Bohrungen. Infolge unterschiedlichen Kontakts der
' Werkzeuge mit den Bohrungen ändert sich das Gesamtdrehmoment diskontinuierlich, wobei es bekannte
Werte durchläuft, aber in einer Reihenfolge, die nicht vorhersehbar ist, wegen der Streuung in den
Toleranzen, die bei dem Bearbeitungsvorgang auftreten, der dem Honen vorausgeht Durch einfaches Hinzufügen
eines Meßgerätes für das Widerstandsmoment kann daher nicht in jedem Augenblick ein optimales
Bearbeitungsdrehmoment erreicht werden.
Die Erfindung betrifft dementsprechend eine Verbesserung der Steuereinrichtung an einer Honmaschine,
durch die ein optimales Drehmoment in jeder Phase des Arbeitsvorganges beim Honen erreicht wird, unabhängig
von der Reihenfolge, in der die verschiedenen Bohrungen mit dem Honwerkzeug in Berührung
kommen.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß mindestens eines der Honwerkzeuge eine die Berührung des
Honwerkzeuges mit der Werkstückbohrung ermittelnde Kontaktanzeigevorrichtung in Form einer Düse
■' aufweist, die an die Druckluftquelle, unter Zwischenschaltung
eines Durchflußmengenreglers angeschlossen ist, und daß die Kontaktanzeigevorrichtung mit dem
anderen Anschluß des Druckvergleichsventils verbunden ist. Dadurch wird bei einer Honmaschine mit
■■' beispielsweise zwei Honwerkzeugen das Widerstandsmoment auf einem ersten Wert konstant gehalten,
solange das mit der Kontaktanzeigevorrichtung versehene Honwerkzeug noch nicht im Kontakt mit der ihm
zugeordneten Bohrung ist und wird dann auf einen
• erhöhten Wert konstant gehalten, sobald dieser Kontakt stattgefunden hat. Auf diese Weise wird das
Bearbeitungsdrehmoment den bei jeder Phase des Bearbeitungsvorganges herrschenden Bedingungen angepaßt.
In Fällen, in denen die Honmaschine nur zwei
■l: Honwerkzeuge aufweist, ist es ausreichend, wenn nur
eines dieser Honwerkzeuge, vorzugsweise dasjenige, bei dem das optimale Drehmoment höher liegt, mit
einer Kontaktanzeigevorrichtung ausgerüstet ist. Es kann aber auch jedes der Honwerkzeuge mit einer
Kontaktanzeigevorrichtung ausgerüstet sein. In allgemeineren Fällen, in denen eine Honmaschine mehr als
zwei Honwerkzeuge aufweist, können entweder alle Honwerkzeuge oder eine gewissen Anzahl von ihnen
mit einer Kontaktanzeigevorrichtung versehen sein.
Parallel zu der die Kontaktanzeigevorrichtung bildenden Düse und stromabwärts vom Durchflußmengenregler
wird zweckmäßig eine regelbare Auslaßdüse vorgesehen. Nach einer Variante des Steuerkreises
steht die Kontaktanzeigevorrichtung mit einem Druckschalter in Verbindung, durch den ein Elektromagnetventil
ansteuerbar ist, wobei der Druckschalter und das Elektromagnetventil parallel zur Verbindung zwischen
Druckluftqu^lle und dem Anschluß des Druckvergleichsventils
geschaltet sind.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung
näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 die Spindel eines Honwerkzeuges in Seitenansicht,
teilweise geschnitten,
Fig.2 in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt
durch das Unterteil der mit dem Honwerkzeug ausgestatteten Spindel gemäß F i g. 1,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie IJI-III in F i g. 2,
F i g. 4 in schematischer Darstellung die hydraulischen
und pneumatischen Steuerkreise der Honmaschine,
F i g. 5 im Längsschnitt als Einzeldarstellung des Druckvergleichsventil,
Fig.6 eine Variante der in Fig.4 dargestellten
Steuerkreise.
Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Werkzeug weist eine hohle Spindel 1 auf, die in an sich bekannter Weise
drehbar in einem nicht dargestellten Rahmen angeordnet ist, wobei dieser Rahmen selbst in ebenfalls nicht
dargestellter Weise in der Richtung der Achse der Spindel verschiebbar und auf einem festen Ständer
angeordnet ist Mit Hilfe ebenfalls nicht dargestellter bekannter Vorrichtungen ist es möglich, diesem
Rahmen und damit der Spindel 1 eine hin- und hergehende Vorschubbewegung zu erteilen.
Die hohle Spindel 1 enthält ein drehbares, rohrförmiges
Bauteil 2, dessen Oberteil an der Spindel mit Hilfe von Schrauben 3 befestigt ist. An ihrem Unterteil weist
die Spindel 1 eine Düse 4 auf, die an einer der Flanken einer radialen Nut 5 der Spindel 1 (s. F i g. 3) angeordnet
ist und mit einer in dieser Spindel verlaufenden Leitung 6 in Verbindung steht.
Vor dieser Düse 4 befindet sich ein Verschlußorgan, das einen Zapfen 7 aufweist, der ein Dichtungselement 8
trägt und kraftschlüssig mit dem drehbaren Bauteil 2 verbunden ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß
im Ruhezustand das Verschlußorgan die Düse 4 abschließt. Die Leitung 6 ist über eine schematisch
dargestellte Drehverbindung 9 mit einer Zuführungsleitung 10 (s. Fig.4) für Preßluft verbunden, in die ein
Durchflußmengenregler 11 eingeschaltet ist.
Wenn die Spindel 1 im Sinne des Pfeiles F in F i g. 3 gedreht wird und das untere Ende des d-ehbaren
Bauteiles 2 einem Widerstandsmoment unterworfen ist, dreht sich dieses untere Ende im Bezug auf das untere
Ende der Spindel 1 in entgegengesetzter Richtung zu dem Pfeil F, derart, daß das Verschlußorgan 7,8 sich von
der Düse 4 abhebt, wobei der hierbei auftretende Winkel eine Funktion des Widerstandsmomentes ist.
Die Durchflußmenge an l urt. die aus der Düse 4
austritt, ist damit eine Funktion dieses Widerstandsmomentes. Von ihr ist auch der unterhalb des Durchflußmengenreglers
11 herrschende Luftdruck abhängig, der geringer wird, wenn das Widerstandsmoment ansteigt.
Der Grundkörper des Honwerkzeuges 12 ist unter Zwischenschaltung eines Verbindungsstückes 13 an dem
Unterteil des drehbaren Bauteiles 2 befestigt. In radialen Aussparungen 14 dieses Grundkörpers 12 sind verschiebbar
zwei Reihen von Stößeln 15 und 16 angeordnet Zwischen den Stößeln 15 und 16 und zwischen dem Stößel 16 und der Basis der Aussparung
■ 14 sind Rollen 17 bzw. 18 angeordnet Auf diese Weise ist es möglich, durch Ersetzen der Rollen 17 und 18
durch Rollen mit anderen Durchmessern, wobei aber die Summe der Durchmesser der RoJlen 17 und 18 konstant
bleibt, den Stößel 16 in axialer Richtung in Bezug auf den Stößel 15 zu versetzen.
Die Stößel 15 und 16 stehen in Berührung mit einem konisch ausgebildeten Aufweitkörper 19, der über eine
Aufweitstange 20 mit dem Kolben einer in beiden Richtungen wirksamen hydraulischen Kolben-Zylinder-
■ anordnung 21 (s. F i g. 4) verbunden ist Der konisch
ausgebildete Aufweitkörper 19 hat so die Tendenz die Stößel 15 und 16 gegen aufweitbare, geschlitzte Ringe
22 und 23 zu drücken, die an ihrer Außenseite mit einem Schleifmaterial umkleidet sind. Diese Ringe werden am
' Grundkörper des Honwerkzeuges 12 durch eine mit dem unteren Ende des Grundkörpers 12 verschraubte
Mutter 24 festgehalten. Durch zusätzliche Unterlegscheiben 25 und Distanzringe 26 ist der richtige Abstand
der Ringe 22 und 23 sichergestellt
Mit Hilfe der aufweitbaren Ringe 22 und 23 können zwei konzentrische Bohrungen 27 und 28 im gleichen
Werkstück 29 bearbeitet werden.
Mit Hilfe einer eigenen Vorrichtung ist es möglich den Kontakt des aufweitbaren Ringes 23 mit kleinerem
Durchmesser mit der ihm zugehörigen Bohrung 28 anzuzeigen. Diese Vorrichtung weist eine kalibrierte
Düse 30 auf, die weich in den Grundkörper 12 und in eine mit dem Ring 23 kraftschlüssig verbundene Hülse
31 eingepreßt ist. Die Düse 30 ist mit der Zuführungsleitung 10 für die Preßluft durch eine Stichleitung 32 im
Grundkörper 12 und eine Verbindungsleitung 33 im Verbindungsstück 13, sowie eine biegsame Verbindungsleitung
34 und eine Stichleitung 35 in der Spinde! 1 und die Drehverbindung 9 über einen Durchflußmengenregler
36 verbunden.
Wenn der aufweitbare Ring 23 sich im Kontakt mit seiner Bohrung 28 befindet, ist die Düse 30 verschlossen,
und der Druck stromabwärts des Durchflußmengenreglers 36 erreicht ein Maximum. Dieser Druck besitzt
einen geringen Wert, wenn kein Kontakt hergestellt ist.
Wie aus F i g. 4 zu ersehen, wird die Zuführungsleitung 10 aus einer Druckluftquelle 37 gespeist, wobei als
Druckregler ein Druckminderventil 38 in die Leitung eingeschaltet ist. Die beiden Druckluftmengenregler 11
und 36 sind über Verbindungsleitungen 39 und 40 mit einem potentiometrisch wirkenden Druckvergleichsventil
verbunden, das in Fig.4 allgemein mit 41 bezeichnet ist. Der Druckluftmengenregler 36 ist
außerdem mit einer regelbaren Auslaßdüse 42 verbunden, die in den freien Raum führt.
Das Druckvergleichsventil 41 weist ein Gehäuse 43 auf, in dem ein Faltenbalg oder eine Kapsel 44 an einer
ihrer Wände befestigt ist, wobei das Innere der Kapsel 44 mit der Leitung 39 in Verbindung steht. Die andere
Wand dieser Kapsel wirkt gegen die Kraft einer Rückholfeder 45 (s. F i g. 5) auf den Schieber 46 eines
Ventilkörpers 47, der über eine biegsame Leitung 49 mit einer Leitung 48 verbunden ist und auf diese Weise eine
verschließbare Ausströmöffnung für die Leitung 48 bildet.
Der Ventilkörper 47 ist innerhalb des Gehäuses 43 bewegbar und mit einer der Wände einer zweiten
Kapsel 50 verbunden, deren andere Wand kraftschlüssig
mit dem Gehäuse 43 verbunden ist. Das Innere dieser Kapsel 50 ist mit der Leitung 40 verbunden.
Die Leitung 48 ist mit einer Druckluftquelle 51 unter Zwischenschaltung zweier Düsen 52 und 53 verbunden.
Die hydraulische Kolben-Zylinderanordnung 21 wird durch einen hydraulischen Kreis gesteuert, der eine
Pumpe 54 aufweist, die den Druck in einem Kreis 55, der mit der oberen Kammer 56 der Kolben-Zylinderanordnung
21 verbunden ist und in einem Kreis 57, der mit der unteren Kammer 58 dieser Kolben-Zylinderanordnung
verbunden ist, erzeugt.
Der Kreis 55 weist stromabwärts der Pumpe 54 eine kalibrierte Einschnürung 59 und einen Druckregler 60
auf. Der Kreis 57 besitzt eine kalibrierte Einschnürung
61 und einen Druckflußmengenregler 62. Der Kreis 57 ist außerdem mit einem Auslaßventil 63 verbunden, das
durch eine Kapsel 64 angesteuert ist, die mit der Leitung 48 zwischen den beiden Düsen 52 und 53 verbunden ist.
Beim Betrieb der Einrichtung ist die Bewegung der Aufweitstange 20 bestimmt durch die Druckdifferenz
zwischen den Kammern 56 und 58, die durch Druckänderungen in der Kammer 58 erzeugt wird,
während der Druck in der Kammer 56 durch den Druckregler 60 konstant gehalten wird.
Wenn die aufweitbaren Ringe 22 und 23 sich nicht im Kontakt mit den Bohrungen 27 und 28 befinden, ist der
Druck in der Leitung 39 auf einem Maximum, während der Druck in der Leitung 40 sich auf einem Minimum
befindet. Das Druckvergleichsventil 41 ist so eingestellt, daß die Leitung 48 dann verschlossen ist. Die Kapsel 64
ist aufgeblasen und hält das Auslaßventil 63 in der Offenstellung fest, in der sein Durchmesser größer ist als
der Durchmesser der Einschnürung 61. Unter diesen Bedingungen kann nicht nur die durch die Pumpe 54 in
die Leitung 57 geförderte Flüssigkeit durch das Auslaßventil 63 in das Reservoir zurückströmen,
sondern auch ein Teil der in der Kammer 58 enthaltenen Flüssigkeit gelangt durch den Durchflußmengenregler
62 zum Auslaßventil 63. Das Honwerkzeug ist dann in der Phase der Aufweitung, wobei die Aufweitgeschwindigkeit
durch den Durchflußmengenregler 62 begrenzt wird.
Es soll nun vorausgesetzt werden, daß zunächst nur der Ring 22, der keine Kontaktanzeigevorrichtung
aufweist, in Kontakt mit seiner Bohrung 27 gerät. Unter diesen Bedingungen hält die Meßvorrichtung für das
Widerstandsmoment das Bearbeitungsmoment auf einem konstanten Wert A. Infolge des Widerstandsmomentes
sinkt der Druck in der Leitung 39 ab, so daß die Kapsel 44 zusammenfällt, wobei sie den Schieber 46 mit
bewegt und das Druckvergleichsventil 41 sich öffnet Daraufhin fällt die Kapsel 64 zusammen und das
Auslaßventil 63 schließt sich progressiv, so daß sich die Aufweitgeschwindigkeit verringert, um Null zu werden,
wenn der Durchfluß durch das Auslaßventil 63 gleich ist dem Durchfluß durch die Einschnürung 61. Die
Aufweitung des Honwerkzeuges ist demnach vom Widerstandsmoment abhängig.
Wenn nun der Ring 23 in Kontakt mit seiner Bohrung 28 gerät, steigt der Druck in der Leitung 40 an, worauf
sich der Ventilkörper 47 in F i g. 5 nach links bewegt. Die öffnung des Druckvergleichsventils 41 wird dann
hervorgebracht durch ein noch stärkeres Zusammenfallen der Kapsel 44, d. h. durch ein größeres Widerstandsmoment.
Durch die Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment wird also in diesem Falle ebenfalls das
Bearbeitungs-Drehmomenit konstant gehalten, aber auf
einem größeren Wert B.
Wenn der Kontakt sofort durch Einschaltung des Ringes 23 erfolgt, wird das Bearbeitungs-Drehmoment
sofort auf dem Maximalwert ß gehalten. Wenn man dies vermeiden will, kann man auch den Ring 22 mit einer
Kontaktanzeigevorrichtung ausrüsten, wie dies in strichpunktierten Linien in F i g. 4 dargestellt ist, wobei
diese Kontaktanzeigevorrichtung eine Einspritzdüse 30' aufweist. Unter diesen Bedingungen wird das Bearbeitungs-Drehmoment
zunächst auf einem konstanten Wert A und A 'gehalten, je nachdem ob der Kontakt am
Ring 22 oder am Ring 23 erfolgt, um auf den Wert B einzusteigen, wenn beide Ringe sich im Kontakt mit
ihren Bohrungen befinden.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante des Steuerkreises ist die Kontaktanzeigevorrichtung 30 mit
der Zuführungsleitung 10 für die Druckluft über einen Durchflußmengenregler 65 verbunden. Sie steht außerdem
in Verbindung mit einem unterhalb des Durchflußmengenreglers 65 angeordneten Druckschalter 66, der
in den Steuerkreis eines Elektromagnetventils 67, das in der Normalstellung offen ist, eingeschaltet ist. Dieses
Elektromagnetventil 67 ist mit der Leitung 40, unter Zwischenschaltung eines Durchflußmengenreglers 68
verbunden.
Wenn der Druck zwischen dem Durchflußmengenregler 65 und der Kontaktanzeigevorrichtung 30 einen
bestimmten vorgegebenen Wert erreicht, weil der Kontakt zwischen dem Ring 23 und seiner Bohrung 28
hergestellt ist, bewirkt der Druckschalter 66 die Schließung des Elektromagnetventiles 67, so daß der
Druck in der Leitung 40 ansteigt, was ein Ansteigen des Bearbeitungs-Drehmomentes, wie oben dargestellt, zur
Folge hat
Selbstverständlich sind außer den oben beschriebenen Ausführungsformen noch weitere Varianten des
Gegenstandes der Erfindung möglich. So kann insbesondere das Honwerkzeug mehr als zwei aufweitbare
Ringe aufweisen. In diesem Fall können alle Ringe oder wenigstens eine gewisse Anzahl von ihnen, mit einer
Kontaktanzeigevorrichtung analog der Düse 30 ausgerüstet sein, wobei der Durchmesser dieser Düsen an das
optimale Bearbeitungs-Drehmoment für den betrachteten Ring angepaßt ist Weiterhin kann beispielsweise die
Aufweitstange 20 durch einen hydraulischen Motor bewegt werden, der über ein Servoventil gespeist wird,
das durch den Druck in der Leitung 57 unterhalb des Auslaßventils 63 gesteuert wird.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Steuereinrichtung an einer Honmaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten von mindestens zwei
koaxial hintereinander liegenden Bohrungen, mit axial hintereinander Hegenden, an einer drehantreibbaren
Spindel angeordneten Honwerkzeugen, die gemeinsam durch eine Aufweitstange spreizbar sind,
mit einer pneumatisch wirkenden Meß vor richtung für das Widerstandsmoment des Honwerkzeuges,
die von einer Druckluftquelle gespeist mit dem einen Anschluß eines Druckvergleichsventils verbunden
ist, wobei durch Relativverschiebung seines Ventilkörpers zum in diesem geführten Steuerscheiber zur
Konstanthaltung des Widerstandsmoments die Zustellung der Aufweitstange über einen Steuerkreis
steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dall mindestens eines der Honwerkzeuge (22, 23) eine die Berührung des Honwerkzeuges (22, 23) mit
der Werkstückbohrung (27, 28) ermittelnde Kontaktanzeigevorrichtung in Form einer Düse (30,30')
aufweist, die an die Druckluftquelle (37) unter Zwischenschaltung eines Durchflußmengenreglers
(36) angeschlossen ist, und daß die Kontaktanzeigevorrichtung
mit dem anderen Anschluß (40) des Druckvergleichsventils (41) verbunden ist.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Düse (30, 30') und
stromabwärts vom Durchflußmengenregler (36) eine regelbare Auslaßdüse (42) vorgesehen ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanzeigevorrichtung
(30,30') mit einem Druckschalter (66) in Verbindung steht, durch den ein Elektromagnetventil
(67) ansteuerbar ist, wobei der Druckschalter (66) und das Elektromagnetventil (67) parallel zur
Verbindung zwischen Druckluftquelle (37) und dem Anschluß (40) des Druckvergleichsventils (41)
geschaltet sind.
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