DE3827892A1 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von werkstuecken auf einer honmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit zu bearbeitenden Bohrun­ gen unterschiedlichen Nennmaßes auf einer Honmaschine.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken, beispielsweise bei Kol­ benlaufbahnen von Zylinderblöcken, kommt es häufig vor, daß in einer Bearbeitungsstraße hintereinander Werkstücke mit unterschiedlichen Nenndurchmessern zu bearbeiten sind. Diese sollen von einer einzigen Honmaschine bearbeitet werden. Um dies auch bei Werkstücken unterschiedlichen Bohrungs-Nennma­ ßes durchführen zu können, wäre es beispielsweise möglich, sobald ein Werkstück mit anderem Bohrungs-Nennmaß auftaucht, das Werkzeug zu wechseln. Dies erfordert jedoch einen hohen zeitlichen und/oder maschinellen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe es möglich ist, Werkstücke mit unterschiedlichem Bohrungs-Nennmaß möglichst schnell und einfach bearbeiten zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Honwerkzeug verwendet wird, das einen derartig gro­ ßen Verstellbereich aufweist, daß dieser alle auftretenden Bohrungs-Nennmaße abdeckt, und daß für jedes Bohrungs-Nenn­ maß das Werkzeug auf ein Ausgangsmaß eingestellt wird, von dem aus die Zustellung erfolgt.

Auf diese Weise wird es möglich, ohne einen Werkzeugwechsel Flächen unterschiedlichen Nennmaßes zu bearbeiten. Die den einzelnen Nennmaßen entsprechenden Ausgangsmaße können in einer Steuereinrichtung oder auch von Hand eingestellt wer­ den. Bei der Bearbeitung einer Reihe von Werkstücken mit gleichem Bohrungs-Nennmaß erfolgt die Zustellung der Hon- Werkzeuge jeweils nur von einem Ausgangsmaß, so daß das Hon­ werkzeug nicht immer auf den Ausgangspunkt zurückgestellt werden muß.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Abrieb der Honsteine des Honwerkzeuges durch Verändern des Zustellungs-Ausgangspunktes kompensiert wird. Für die Fest­ stellung des Abriebs oder der Abnutzung können geeignete bekannte Maßnahmen verwendet werden, beispielsweise indem das Bearbeitungsergebnis gemessen wird.

Um nun auch beim Bearbeitungswechsel zwischen Werkstücken unterschiedlichen Nennmaßes ein möglichst schnelles Einstel­ len des Werkzeuges zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß vor­ gesehen sein, daß das Honwerkzeug auf das kompensierte Aus­ gangsmaß für das neue Bohrungs-Nennmaß eingestellt wird. Es erfolgt also nicht mehr eine Einstellung des Werkzeugs auf das dem entsprechenden Bohrungs-Nennmaß zugeordnete Aus­ gangsmaß, sondern schon auf ein kompensiertes Ausgangsmaß, so daß die Steinabnutzung hierbei auch schon automatisch berücksichtigt wird.

Die Kompensation für den Steinabrieb kann beispielsweise mit Vorteil aufgrund einer Messung des Bearbeitungsergebnisses ausgelöst werden. Hierzu kann eine Meßstation vorgesehen sein, die beispielsweise mit Vorteil auf einer Nachmeßsta­ tion angeordnet ist. Es wird also das Bearbeitungsergebnis auf einer nachfolgenden Meßstation gemessen, und wenn sich herausstellt, daß das Ergebnis der Messung im oberen Tole­ ranzbereich liegt, wird beim nächstfolgenden Werkzeug die Zustellung verändert.

Die Einstellung des Honwerkzeugs auf die Bohrungs-Nennmaße und die kompensierten Nennmaße kann mit Vorteil elektrisch- mechanisch erfolgen, durch eine übliche mechanische Nach­ stelleinrichtung, die von der Honmaschine aus angetrieben wird.

Es kann mit Vorteil vorgesehen sein, daß die gleiche elek­ trisch-mechanische Einrichtung auch zum Zustellen des Hon­ werkzeuges verwendet wird, daß also das Honwerkzeug mecha­ nisch zugestellt wird. Es ist jedoch ebenfalls mit Vorteil möglich, daß die Schrittzustellung des Honwerkzeuges mit einer Kombination aus einer mechanischen und einer hydrauli­ schen Zustellung durchgeführt wird, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 37 03 848.6 dargestellt ist.

Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, daß das Hon­ werkzeug in einem Eilgang auf das kompensierte Nennmaß ein­ gestellt und zu Beginn der Bearbeitung zugestellt wird. Zum Zurückfahren des Honwerkzeugs kann ebenfalls ein Eilgang vorgesehen sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann zum mechani­ schen Ein- und Zustellen ein elektronischer Schrittmotor verwendet und die tatsächliche Zustellposition des Werkzeugs mit Hilfe eines Zählers festgestellt werden.

Zum Einstellen auf das kompensierte Bohrungs-Nennmaß wird der Verstellmechanismus des Honwerkzeugs um einen den Ab­ stand der Nennmaße entsprechenden Abstand verstellt.

Die Erfindung schlägt ebenfalls eine Vorrichtung zum Durch­ führen des Verfahrens vor, bei dem erfindungsgemäß das Hon­ werkzeug und die Honmaschine einen Verstellbereich aufwei­ sen, der eine Verstellung für alle auftretenden Bohrungs- Nennmaße ermöglicht.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die derart aus­ gebildet ist, daß sie den Abrieb der Honsteine des Honwerk­ zeuges durch Verändern des Zustellungs-Ausgangspunktes kom­ pensiert. Dies wirkt ebenfalls bei der Verringerung der Ar­ beitszeit mit.

In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Vorrichtung eine Meßeinrichtung zum Messen des Ist-Maßes des Werkstückes aufweist, die mit der Steuereinrichtung für die Zustellbewe­ gung verbunden ist.

Die Meßeinrichtung kann beispielsweise ein Meßdorn, auch ein pneumatischer Meßdorn sein, der das bearbeitete Werkstück an einer Meßstation vermißt. Es ist mit Vorteil möglich, daß die Meßeinrichtung an einer Nachmeßstation angeordnet ist und ihre Ergebnisse zur Korrektur bei dem jeweils folgenden Werkstück verwendet wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung einen Speicher für die Nennmaße und ein Rechenwerk zur Bestimmung des Abstands zwischen den Nennma­ ßen aufweist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzug­ ten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeich­ nung. Hierbei zeigen; jeweils schematisch:

Fig. 1 vereinfacht ein Diagramm, in dem die Zustell­ und Einstellbewegung eines Honwerkzeugs bei der Bearbeitung von Werkstücken unterschied­ lichen Nennmaßes dargestellt ist;

Fig. 2 stark vergrößert einen Ausschnitt aus der Zustellbewegung eines Honwerkzeugs;

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens.

In Fig. 1 stellt die Abszisse die Zeit dar, während auf der Ordinate der tatsächliche Abstand der zustellbaren Teile eines Honwerkzeugs von einer gedachten Null-Position darge­ stellt ist. Während der Zeitdauer A werden zunächst fünf Werkstücke mit einem Durchmesser D ₁ bearbeitet. Anschließend gelangen zu der Honmaschine Werkstücke eines unterschiedli­ chen, beispielsweise eines größeren Durchmessers D ₄, wobei während der Zeitperiode B fünf Werkstücke mit diesem größe­ ren Durchmesser D ₄ bearbeitet werden. Anschließend erfolgt eine Bearbeitung von vier Werkstücken des Durchmessers D ₂, und daran anschließend eine Bearbeitung von vier Werkstücken des Durchmessers D ₃ während der Zeitdauer D. Während der Zeitdauer E erfolgt wiederum eine Bearbeitung von vier Werk­ stücken des Durchmessers D ₁, der also dem Durchmesser der Werkstücke während der Zeitdauer A gleich ist. Aufgrund der während der Perioden A bis E erfolgten Abnutzung der Hon­ schneidbeläge erfolgt die Ausgangsbewegung des Honwerkzeuges nicht mehr bis zum gleichen Punkt wie während der Periode A, sondern nur zu einem kompensierten Ausgangspunkt. Vergleicht man die homologen Punkte bei der Bearbeitung während der Zeitdauer A und E miteinander, so ist während der Zeit vom Beginn der Periode A bis zum Beginn der Periode E eine Kom­ pensation des Belagabriebs um den Betrag d erfolgt.

Anschließend an die Bearbeitung während der Zeitdauer E er­ folgt wiederum eine Bearbeitung mit Werkstücken des Durch­ messers D ₄, wobei die absolute Einstellung des Honwerkzeuges wiederum gegenüber der Einstellung in der Zeitdauer B ver­ stellt ist.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Verstellmöglich­ keit erfolgt eine Kompensation des Belagabriebs nach jedem Werkstück. Dies ist natürlich nicht erforderlich, da ein Belagabrieb nicht so schnell erfolgt. Die Abnützungskompen­ sation der Honschneidbeläge erfolgt in regelmäßigen Abstän­ den; und beim Übergang von Werkstücken eines Nennmaßes auf Werkstücke eines anderen Nennmaßes wird die Abnutzungskom­ pensation unmittelbar berücksichtigt.

Fig. 2 zeigt in stark vergrößertem Maßstab die Einzelheit zweier Zustellungsschritte. Wiederum ist aus Gründen der vereinfachten Darstellung angenommen, daß eine Kompensation des Schneidbelags bereits nach jedem Zustellschritt erfolgt. Ausgehend von einem Zustellungs-Ausgangspunkt P ₁ erfolgt eine Zustellung, d. h. eine Bewegung der die Honsteine tra­ genden Leisten in Richtung auf das zu bearbeitende Werkstück mit einer ersten Geschwindigkeit im Eilgang, was durch die Strecke S ₁ dargestellt ist. An einem auf irgendeine Weise festgelegten Punkt P ₂ wird auf eine langsamere Geschwindig­ keit umgestellt und die Zustellung erfolgt nun längs des Streckenzuges S ₂ mit langsamerer Geschwindigkeit. Während dieser Zustellbewegung erfolgt die Bearbeitung der Oberflä­ che. Sobald die Bearbeitung der Oberfläche dieses Werkstücks beendet ist, nämlich am Punkt P ₃, erfolgt eine Rückstellung längs der Strecke S ₃ bis zu einem jetzt bereits kompensier­ ten Zustellungs-Ausgangspunkt P ₁. Der Abstand der Punkte P ₁ und P _1′ längs der Ordinate stellt also die Abnutzungskompen­ sation dar. Vom Punkt P _1′ erfolgt eine zeitlang während der Strecke S ₄ keine Zustellbewegung bis zum Punkt P ₄. Während dieser Zeit erfolgt der Wechsel des Werkstücks. Anschließend erfolgt vom Punkt P ₄ aus eine weitere Zustellung längs eines Streckenzuges, der dem Streckenzug vom Punkt P ₁ bis zum Punkt P _1′ identisch ist.

Fig. 3 zeigt stark vereinfacht eine Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Die Honvorrichtung bearbeitet eine Reihe von Werkstücken 11, die in Richtung des Pfeiles 12 die Vorrichtung durchlaufen. Die Vorrichtung enthält eine Honspindel 13, die in üblicher Weise angetrieben wird. Am unteren Ende der Honspindel 13 ist das Honwerkzeug 14 angeordnet. Bei diesem Honwerkzeug 14 handelt es sich um ein Honwerkzeug mit einem entsprechend großen Zustellbereich. Zur Zustellung dient eine Stange 15, die über ein Getriebe 16 von einem Schrittmotor 17 gedreht wird. Der Schrittmotor 17 kann in beiden Richtungen betrie­ ben werden, so daß sowohl ein Zustellen des Honwerkzeugs 14 als auch ein Zurückstellen seiner Honleisten möglich ist.

Der Schrittmotor 17 wird von einer Steuereinrichtung 18 an­ gesteuert, die die entsprechenden Signale zum Ansteuern des Schrittmotors 17 liefert.

In Bearbeitungsrichtung, siehe den Pfeil 12, hinter der Hon­ spindel 13 ist eine Nachmeßstation 19 vorgesehen. Die Nach­ meßstation 19 enthält einen pneumatischen Meßdorn 20, der von einer nicht dargestellten Einrichtung in das Werkstück 11 abgesenkt werden kann. Der Meßdorn 20 mißt dann den Durchmesser der Bohrung 21 des Werkstücks 11 in bekannter Weise mit Hilfe einer Luftströmung. Die Meßstation 19 ent­ hält weiterhin einen Eichring 22, der zum Kalibrieren des Meßdorns 20 dient. Der Meßdorn 20 ist über eine Druckleitung 23 mit einem Wandler 24 verbunden. In dem Wandler 24 wird der Luftdruck, der in der Druckleitung 23 herrscht, in einen elektrischen Wert umgewandelt, der über eine Leitung 25 in eine Rückkopplungssteuerung 26 eingespeist wird. Die Rück­ kopplungssteuerung 26 ist über eine weitere Leitung 27 mit einer Steuereinrichtung für die Verschleißkompensation 28 verbunden. Von der Verschleißkompensation zur Einrichtung führt eine weitere Leitung zu dem Zustellmechanismus für den Schrittmotor 17.

Sobald die Einrichtung 28 feststellt, daß das von dem Meß­ dorn 20 gemessene Maß um einen bestimmten Betrag von dem gewünschten Soll-Maß abweicht, gibt sie ein Signal an den Zustellmechanismus 18, der die entsprechenden Kompensations­ schritte durch den Schrittmotor 17 ausführen läßt.

Während bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens die Kompensation und damit die Verstellung des Ausgangszustellpunktes aufgrund eines Meßer­ gebnisses durchgeführt wird, ist das von der Erfindung vor­ geschlagene Verfahren selbstverständlich auch bei Kompensa­ tionsmethoden verwendbar, bei denen die Belagabriebskompen­ sation fest eingestellt ist.

Die Erfindung schafft ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei dem beim Umstellen von einem Durchmesser auf einen ande­ ren Durchmesser alle vorausgegangenen Kompensationsschritte gespeichert und addiert wurden, so daß sich der ursprünglich eingegebene Wert für den zweiten Durchmesser um die Addition der gespeicherten Werte verschiebt. Man kann dies auch so ausdrücken, daß die Zustelleinrichtung einen Speicher nicht für die jeweilige Stellung des Zustellmechanismus aufweist, sondern für die jeweilige Stellung der Kontaktläche des Hon­ schneidbelags.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung ist zu bemerken, daß die Rückkopplung, d. h. die Rückmeldung des Ergebnisses der Messung durch den Meßdorn 20 auch dann einen Sinn macht, wenn das nächstfolgende zu bearbeitende Werkstück 11 einen anderen Bohrungs-Nenndurchmesser hat als das gerade gemesse­ ne Werkstück 11.

Claims (16)

1. Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit zu bear­ beitenden Bohrungen unterschiedlichen Nennmaßes auf einer Honmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hon­ werkzeug (14) verwendet wird, das einen derart großen Verstellbereich aufweist, daß er alle auftretenden Nennmaße abdeckt, und daß für jedes Nennmaß das Werk­ zeug (14) auf ein Ausgangsmaß eingestellt wird, von dem aus die Umstellung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abrieb der Honsteine des Honwerkzeugs (14) durch Verändern des Zustellungs-Ausgangspunkts kompensiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Bearbeitungswechsel zwischen Werkstücken (11) unterschiedlichen Nennmaßes eine Einstellung des Werkzeugs (14) auf das kompensierte Ausgangsmaß für das neue Nennmaß erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kompensation aufgrund einer Messung des Bearbeitungsergebnisses ausgelöst wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung auf einer Nachmeßstation (19) durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Honwerk­ zeugs auf die Nennmaße und die kompensierten Nennmaße elektrisch-mechanisch erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zustellung des Honwerk­ zeugs (14) elektrisch-mechanisch erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustellung des Honwerkzeugs (14) kombiniert elek­ trisch-mechanisch und hydraulisch erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Einstellung und die Zu­ stellung des Honwerkzeugs (14) in einem Eilgang er­ folgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zum mechanischen Ein- und Zustellen des Honwerkzeugs (14) ein elektronischer Schrittmotor (17) verwendet und die tatsächliche Zu­ stellposition des Werkzeugs (14) mit Hilfe eines Zäh­ lers festgestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen auf das kompensierte Nennmaß der Verstellmechanismus der Honmaschine um einen dem Abstand der Nennmaße entsprechenden Abstand verstellt wird.

12. Vorrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit zu bear­ beitenden Flächen unterschiedlichen Nennmaßes auf einer Honmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß das Honwerk­ zeug (14) und die Honmaschine einen alle auftretenden Nennmaße abdeckenden Verstellbereich aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine derart ausgebildete Steuereinrichtung auf­ weist, daß der Abrieb der Honsteine des Honwerkzeugs (14) durch Verändern des Zustellungs-Ausgangspunkts kompensiert wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Meßeinrichtung zum Messen des Ist- Maßes des Werkstücks vorgesehen und mit der Steuerein­ richtung für die Zustellbewegung verbunden ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung auf einer Nachmeßstation (19) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Spei­ cher für die Nennmaße und ein Rechenwerk zur Bestimmung des Abstands zwischen den Nennmaßen aufweist.