DE4024778A1 - Hon-messwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßwerkzeug für insbesondere fein­ bearbeitete Oberflächen, wie Bohrungen, wobei das Meßwerkzeug selbst keine Bearbeitungsglieder zur Bearbeitung dieser Ober­ fläche haben muß, bevorzugt jedoch zu einer Werkzeugeinheit mit einem solchen Bearbeitungswerkzeug, insbesondere einem Honwerkzeug zusammengefaßt ist, so daß Bearbeitung und Mes­ sung nicht in gesonderten Arbeitsgängen bzw. zeitlich nach­ einander erfolgen müssen, sondern gleichzeitig durchgeführt werden können. Unter Messung ist hier im wesentlichen jede nicht bearbeitende, sich an der zu bearbeitenden Oberfläche orientierende, deren Maßgenauigkeit dienende Funktion zu ver­ stehen, z. B. auch eine Führung eines Werkzeuges an einer sol­ chen Oberfläche.

Durch die DE-OS 38 35 185 ist ein Honwerkzeug bekanntgewor­ den, das gleichzeitig als pneumatisches Meßwerkzeug während der Bearbeitung dient und zu diesem Zweck im Bereich von Füh­ rungsleisten eine gegen die Bohrungswandung radial gerichtete Meßdüse aufweist. Der auf die Meßdüse wirkende Staudruck dient als Referenzwert für den Bohrungsdurchmesser. Mit die­ sem Honwerkzeug können für ein bestimmtes Nennmaß sehr gute Bearbeitungsergebnisse erzielt werden. Es besteht jedoch das Bedürfnis nach Erhöhung der Vielseitigkeit des Einsatzes von Hon- bzw. Meßwerkzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hon- bzw. Meß­ werkzeug der genannten Art zu schaffen, bei welchem Nachteile bekannter Ausbildungen vermieden sind und das insbesondere eine Anpassung seiner im wesentlichen nicht bearbeitenden Funktionsglieder an die jeweils zu bearbeitende bzw. in Bear­ beitung befindliche Werkstück-Oberfläche oder Bohrung ermög­ licht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein oder sind mehrere gleiche oder unterschiedliche Funktionsglieder wenigstens teilweise verstellbar am Werkzeugkörper gelagert. Je nach dem, in wel­ cher Richtung die Verstellbarkeit vorgesehen ist, können da­ durch vielfältige Veränderungen des Werkzeuges durch Einstel­ lung bzw. Justierung vorgenommen werden.

Ist das Funktionsglied quer zur Bearbeitungsfläche verstell­ bar, so kann es z. B. mit durch die Bearbeitung zunehmender Bohrungsweite um entsprechend geringe Maße nachgestellt oder sogar auf unterschiedliche Bearbeitungs-Nennmaße um entspre­ chend größere Beträge umgestellt werden. Dadurch kann mit ein und demselben Werkzeug an Rotationsflächen stark unterschied­ licher Weite gearbeitet werden. Die Verstellbarkeit kann aber auch so vorgesehen sein, daß das jeweilige Funktionsglied zwischen einer Funktions- und einer Nicht-Funktions-Lage überführbar und so gegen mindestens ein weiteres Funktions­ glied austauschbar ist, welches einem entsprechenden anderen Bearbeitungsmaß entspricht. Durch diese Ausbildung ist eine noch genauere Führung des Werkzeuges an der Werkstück-Ober­ fläche bzw. eine noch genauere Messung dieser Oberfläche mög­ lich.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eignet sich auch für Verfah­ ren und Vorrichtungen bzw. Honwerkzeuge nach der DE-OS 38 27 892, auf die wegen weiterer Merkmale und Wirkungen Be­ zug genommen wird. Anstatt die Bearbeitung und Messung auf­ einanderfolgend in gesonderten Stationen vorzunehmen, können beide Arbeitsgänge durch die erfindungsgemäße Ausbildung gleichzeitig in derselben Station vorgenommen werden, wobei die Verstellung bzw. Nachstellung während der Bearbeitung bzw. Relativbewegung zwischen Oberfläche und Werkzeug oder in Pausenintervallen zwischen Bearbeitungszyklen durchgeführt werden kann. Die Verstellung kann des weiteren stufenlos und/oder in Stufen vorgesehen sein.

Statt das jeweilige Funktionsglied axial im wesentlichen be­ nachbart bzw. versetzt zu mindestens einem Bearbeitungsglied anzuordnen oder gegenüber diesem mit kleinerer oder größerer Länge auszubilden, wird es bevorzugt etwa gleich ausgebildet und so angeordnet, daß es sich teilweise oder ganz im selben Längsbereich des Werkzeugkörpers befindet. Alle Bear­ beitungsglieder und mehrere bzw. alle Meßglieder bzw. Füh­ rungsglieder und/oder ähnliche Funktionsglieder können sich dadurch im selben Längsbereich des Werkzeugkörpers befinden und bei jeder Werkzeugstellung simultan wirksam sein.

Die Lagerung des jeweiligen, verstellbaren Funktionsgliedes erfolgt zweckmäßig über eine Gleitlagerung, die eine Dreh­ und/oder Schiebelagerung sein kann, wobei zweckmäßig die An­ ordnung so getroffen ist, daß das Funktionsglied zum Verstel­ len nicht unmittelbar von Hand oder mit einem Werkzeug bewegt werden muß, sondern mittelbar mit einer Stelleinrichtung ver­ stellt werden kann, die wenigstens teilweise an bzw. in dem Werkzeugkörper angeordnet ist. Ein auf das jeweilige Funk­ tionsglied wirkendes Stellglied kann dabei im wesentlichen im selben Längsbereich des Werkzeugkörpers wie mindestens ein Stellglied für wenigstens ein Bearbeitungsglied vorgesehen sein. Zur Betätigung des jeweiligen Stellgliedes ist minde­ stens ein geeignetes Stellantriebsglied vorgesehen, das z. B. durch eine am Werkzeugkörper gelagerte Handhabe oder statt­ dessen bzw. zusätzlich durch einen Stellantrieb der das Werk­ zeug tragenden Maschine gebildet ist, der über eine Stellstan­ ge auf das Stellglied wirkt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ist auch für solche Hon­ werkzeuge geeignet, die zwei oder mehr unabhängig voneinander quer zur Werkstück-Oberfläche oder in anderer Richtung ver­ stellbare Sätze von jeweils einem oder mehreren Bear­ beitungsgliedern aufweist, nämlich z. B. einen ersten Satz für die Vorbearbeitung und einen zweiten Satz für die Fertigbear­ beitung. Mindestens ein oder alle Funktionsglieder können dabei über dasselbe Stellglied bzw. dieselbe Stelleinrichtung wie mindestens ein oder alle Bearbeitungsglieder verstellt werden, oder es kann jeweils ein gesondertes Stellglied vor­ gesehen sein. Z. B. kann mindestens ein bzw. können alle Funk­ tionsglieder unabhängig von dem jeweiligen Bearbeitungsglied verstellbar sein, und es können die Funktionsglieder wiederum in Gruppen zusammengefaßt sein, die unabhängig voneinander verstellbar sind. So kann mindestens ein Funktionsglied un­ abhängig von mindestens einem Meßglied und/oder gemeinsam mit diesem verstellbar sein. Sind mehrere, unabhängig voneinander verstellbare Stellglieder vorgesehen, so liegen diese zweck­ mäßig annähernd koaxial ineinander bzw. innerhalb des hohlen Werkzeugkörpers, so daß sich eine sehr kompakte Ausbildung ergibt.

Mindestens ein Funktionsglied könnte zwar in beiden entgegen­ gesetzten Richtungen seiner Verstellbarkeit zwangsgesteuert sein, jedoch ergibt sich eine wesentlich einfachere Ausbil­ dung, wenn es nur in eine Richtung, insbesondere in Richtung gegen die Werkstück-Oberfläche, zwangsgesteuert und in der entgegengesetzten Richtung durch mindestens eine Rückstellfe­ der belastet ist. Die jeweilige Rückstellfeder kann gemeinsam für mindestens zwei bzw. alle Funktions- und/oder Bear­ beitungsglieder vorgesehen sein.

Zur Erhöhung der Meß- und/oder Führungsgenauigkeit ist wenig­ stens ein bzw. sind vorzugsweise alle Funktionsglieder lei­ stenförmig ausgebildet. Das jeweilige Funktionsglied hat hin­ sichtlich der mit der Werkstück-Oberfläche zusammenwirkenden Fläche zweckmäßig annähernd gleiche Länge und/oder Breite wie mindestens ein Bearbeitungsglied.

Das jeweilige Meßglied beeinflußt zweckmäßig über mindestens eine Steuerleitung eine Steuereinrichtung, über welche z. B. das Erreichen des Fertigmaßes während der Bearbeitung an­ gezeigt wird. Diese Steuerleitung ist wenigstens im Bereich ihrer Verbindung mit dem Meßglied gegenüber dem Werkzeugkör­ per lageveränderbar, um die Verstellung nicht zu behindern. Z. B. kann die Steuerleitung durch einen flexiblen Schlauch gebildet sein oder wenigstens einen entsprechend flexiblen Zwischenabschnitt aufweisen; sie liegt vorteilhaft an der Außenseite des Werkzeugkörpers, kann aber auch innerhalb von dessen Außenfläche liegen. Des weiteren ist es denkbar, den Anschluß des Meßgliedes an die Steuerleitung durch eine Kupp­ lung zu bilden, deren beide Kupplungsglieder um das Maß der Verstellung des Meßgliedes gegeneinander ohne Unterbrechung der Leitungsverbindung verschiebbar sind.

Erfindungsgemäß ist des weiteren für ein Hon- bzw. Meßwerk­ zeug der beschriebenen oder einer anderen Art eine Eich- bzw. Justiereinrichtung mit mindestens einer der Werkstück-Ober­ fläche entsprechenden Referenzfläche vorgesehen, an welcher das jeweilige Funktionsglied ausgerichtet bzw. ein Referenz­ wert für seine Funktion abgeleitet werden kann. Z. B. können Führungsglieder durch Anstellen an die Referenzfläche genau eingestellt werden. Des weiteren kann der Staudruck einer pneumatischen Meßeinrichtung an dieser Referenzfläche erfaßt und als Bezugswert für die Oberflächenmessung des Werkstückes verwendet werden. Die Referenzfläche befindet sich zweckmäßig so im z. B. axialen Bewegungsweg des Werkzeuges, daß sie durch eine einfache Werkzeugbewegung vom jeweiligen Funktionsglied angefahren werden kann.

Sollen bei der Bearbeitung von Werkstücken, beispielsweise bei Kolbenlaufbahnen von Zylinderblöcken, in einer Bear­ beitungsstraße hintereinander Werkstücke mit unterschied­ lichen Nenndurchmessern an einer einzigen Honmaschine bzw. mit einem einzigen Honwerkzeug oder ohne Werkzeugwechsel le­ diglich durch Umstellung der Bearbeitungsglieder bearbeitet werden, so ist zweckmäßig eine mindestens der Anzahl der un­ terschiedlichen Nennmaße entsprechende Anzahl von Referenz­ flächen vorgesehen, damit im wesentlichen für jede Einstel­ lung der Bearbeitungsglieder auch eine Eichung bzw. Justie­ rung möglich ist. Es ist denkbar, die Referenzflächen gleich­ sinnig abgestuft hintereinander vorzusehen, so daß sie je nach Einstellung der Funktions- bzw. Bearbeitungsglieder durch mehr oder weniger weites axiales Zurückfahren des Werk­ zeuges in Eingriff mit diesen Gliedern gebracht werden kön­ nen, ohne daß weitere Bewegungen erforderlich sind. Statt­ dessen oder zusätzlich hierzu können Referenzflächen aber auch magazinartig nebeneinander, z. B. nach Art eines dreh­ baren Revolvermagazines, vorgesehen bzw. nacheinander in den Bewegungsweg des Werkzeuges überführbar sein.

Erfindungsgemäß wird des weiteren ein Verfahren zur Bear­ beitung und/oder Messung einer Werkstück-Oberfläche vor­ geschlagen, bei welchem das Funktionsglied zur Anpassung an die Werkstück-Oberfläche verstellt wird. Bevorzugt wird im Zuge der Bearbeitung einer Werkstück-Oberfläche mindestens ein Funktionsglied gegen diese Oberfläche nachgestellt, um seine durch die Bearbeitung größer gewordenen Funktionstole­ ranzen wieder zu verkleinern. Im Falle eines pneumatischen Meßgliedes z. B. kann das Werkzeug im Zuge der genannten Bear­ beitung von der Werkstück-Oberfläche zurück- bzw. aus der Bohrung herausgefahren, nachgestellt und für einen Null-Ab­ gleich der Steuereinrichtung an der Referenzfläche geeicht werden, wonach sofort die weitere Bearbeitung fortgeführt wird. Dadurch werden die Nachteile vermieden, die sich da­ durch ergeben, daß mit zunehmender Bearbeitung der Meßspalt zwischen Meßglied und Werkstück-Oberfläche größer wird und dadurch gegen Ende der Bearbeitung die Meßgenauigkeit ab­ nimmt.

Eine Verstellung des jeweiligen Funktionsgliedes in, wenn auch kleinsten, Stufen kann durch eine abgestufte Steuerkurve des Stellgliedes und/oder dadurch erreicht werden, daß ein Stellglied mit z. B. kontinuierlich steigender Steuerkurve über einen Schrittmotor betätigt wird, dessen Stellschritte durch ein Zählwerk genau bestimmbar sind, so daß die tatsäch­ liche Einstellung jederzeit genau erfaßt ist.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu meh­ reren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungs­ form der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Aus­ führungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar­ gestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Werkzeug im Axial­ schnitt,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Maschine zum Betrieb des Werkzeuges in teilweise vereinfachter Darstellung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Werkzeuges in einer Darstellung ent­ sprechend Fig. 1 und

Fig. 4 ein Stellglied in Ansicht.

Das nach Art eines Hon- bzw. Meßdornes ausgebildete Werkzeug 1 weist einen im wesentlichen hohlen bzw. hülsenförmigen Werkzeugkörper 2 auf, der am hinteren Ende einen Werkzeug­ schaft 3 mit einem Kupplungsglied 4 zur kardanisch selbstaus­ richtenden Verbindung mit einer drehbaren und/oder axial so­ wie ggf. oszillierend bewegbaren Maschinenspindel aufweist. Ein vorderer, an den Werkzeugschaft 3 anschließender Ab­ schnitt des Werkzeuges 1 bildet einen Werkzeugkopf 5, mit dessen Bereich das Werkzeug bearbeitet, führt und/oder mißt.

Am Mantel 6 des im wesentlichen einteiligen Werkzeugkörpers 2 sind mehrere im wesentlichen gleiche und gleichmäßig um die Werkzeugachse verteilte, leistenförmige Bearbeitungsglieder 7 vorgesehen, von denen jeweils zwei annähernd in einer gemein­ samen Axialebene liegen und die sich annähernd achsparallel zum Werkzeug erstrecken. Jedes Bearbeitungsglied 7 weist eine in einem Längsschlitz des Mantels 6 annähernd radial geführte Tragleiste 8 mit einem Bearbeitungs-Belag 9 an der radial äußeren Leistenkante auf. Außerdem sind in entsprechenden Längsschlitzen des Mantels 6 mehrere im wesentlichen gleich­ mäßig um die Werkzeugachse verteilte Funktionsglieder 10 an­ nähernd radial verstellbar geführt, die ebenfalls leisten­ förmig ausgebildet sind, wobei zweckmäßig jeweils zwei gleichartige Funktionsglieder 10 im wesentlichen in einer gemeinsamen Axialebene vorgesehen sind. Jedes Funktionsglied 10 weist eine Tragleiste 11 und an deren äußeren Längskante einen hochverschleißfesten Belag 12 auf. Die Führungsschlitze für die Bearbeitungsglieder 7 und die Funktionsglieder 10 können gleiche Abmessungen haben, und ihre Enden können je­ weils in einer gemeinsamen, zur Werkzeugachse rechtwinkligen Ebene liegen, so daß ein und derselbe Werkzeugkörper mit einer unterschiedlichen Verteilung und unterschiedlichen An­ zahlen der genannten Glieder je nach den Erfordernissen be­ stückt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausbildung sind sechs Glieder im we­ sentlichen gleichmäßig über den Umfang verteilt, wobei vier als Bearbeitungsglieder und zwei als Meß- bzw. Führungsglie­ der ausgebildet sind. Vorteilhaft kann aber auch zwischen jeweils zwei benachbarten Bearbeitungsgliedern ein Funktions­ glied 10 vorgesehen sein, wobei in Umfangsrichtung abwech­ selnd die Funktionsglieder als Meßglieder und Führungsglieder ausgebildet sein können oder das jeweilige Funktionsglied 10 gleichzeitig zur Messung und Führung bestimmt sein kann.

Die Bearbeitungsglieder 7 sind mit einer innerhalb des Man­ tels 6 liegenden Stelleinrichtung 13 und die Funktionsglieder 10 mit einer weiteren Stelleinrichtung 14 verstellbar, deren hülsenförmiges Stellglied 16 an der Innenseite des Mantels 6 und an deren Innenseite ein Stellglied 15 der Stelleinrich­ tung 13 geführt ist. Die Stellglieder 15, 16 weisen an ihren hinteren Enden innerhalb des Werkzeugschaftes und ineinander­ liegende Anschlußglieder 17, 18 zur Verbindung mit entspre­ chend ineinanderliegenden Stellstangen der Maschinenspindel auf, welche beim Einsetzen des Werkzeuges 1 in die Ma­ schinenspindel zweckmäßig gleichzeitig mit den Anschlußglie­ dern 17, 18 so gekuppelt werden, daß mindestens ein, insbe­ sondere das Stellglied 15 axial in beiden Richtungen zwangs­ läufig formschlüssig mitgenommen werden kann.

Die Stelleinrichtung 13 weist zwei im axialen Abstand hinter­ einander liegende, spitzwinklige Stellkegel auf, deren Außen­ umfang jeweils eine Steuerkurve 19 bildet und die mit an­ schließenden Zylinderabschnitten an der zylindrischen Innen­ fläche des Stellgliedes 16 geführt sind. Dieses weist am Außenumfang zwei in einem größeren Axialabstand und annähernd im Bereich der Enden der Funktionsglieder 10 hintereinander liegende, abgestufte Steuerkurven 20 auf, die jedoch - insbe­ sondere bei Verwendung eines elektronischen Schrittmotores als Stellantrieb - auch stufenfrei konisch sein könnten. An den Steuerkurven 19 liegen die Bearbeitungsglieder 7 mit ra­ dial nach innen gerichteten, plattenförmigen Steuernocken 21 an, welche über die inneren Längskanten der Tragleisten 8 als einteilige Bestandteile vorstehen, im axialen Abstand zuein­ ander liegen und Laufflächen aufweisen, die durch ihre in­ neren Längskanten gebildet sowie annähernd gleich lang wie die jeweils zugehörige Steuerkurve 19 sind.

Die Funktionsglieder 10 weisen entsprechende, flachplat­ tenförmige Steuernocken 22 auf, welche über die innere Längs­ kante der jeweiligen Tragleiste 11 vorstehen, einteilig mit dieser ausgebildet sind, annähernd an deren Endkanten an­ schließen und einen größeren Axialabstand als die Steuer­ nocken 21 voneinander aufweisen. Jeder Steuernocken 22 ist mit einer schrägen, zur Werkzeugachse spitzwinkligen Lauf­ fläche für die Führung an der zugehörigen Steuerkurve 20 ver­ sehen, wobei diese Lauffläche zweckmäßig am Nockenende in eine neutral wirkende Kante übergeht, die entsprechend den zugehörigen Stufenflächen der Steuerkurve 20 etwa achsparal­ lel zum Werkzeug liegt. Die Steuernocken 21 durchsetzen Durchtritte 23 in Form von Längsschlitzen im Mantel des Stellgliedes 16; diese Durchtritte 23 sind mindestens um den maximalen Stellweg des Stellgliedes 16 länger als die Steuer­ nocken 21, wobei für hintereinander liegende Steuernocken 21 gesonderte Durchtritte 23 vorgesehen sind, zwischen deren Enden jeweils ein Abschnitt des Mantels des Stellgliedes 16 liegt. Die Laufflächen der Steuernocken 21 bzw. 22 können im Querschnitt schneidenartig zugespitzt bzw. mit entsprechenden Flanken versehen sein, so daß auch dann eine große Anzahl von beispielsweise sechs zehn Bearbeitungs- bzw. Funktionsgliedern untergebracht werden kann, wenn der kleinste Abstand der zu­ gehörigen Steuerkurve 19 bzw. 20 von der Werkzeug- bzw. Stellachse nur wenige Millimeter beträgt.

Die Bearbeitungsglieder 7 und die Funktionsglieder 10 sind durch gemeinsame Federn 24, 25 radial nach innen federbela­ stet. Damit hierfür nur zwei Federn 24, 25 erforderlich sind, sind diese durch Ringfedern gebildet, welche in Nuten im Be­ reich der Enden der Tragleisten 8, 11 eingreifen. Durch die Federn 24, 25 werden die Steuernocken 21, 22 spielfrei an den Steuerkurven 19, 20 angelegt gehalten. Das Stellglied 16 ist zweckmäßig nur in seiner der Zustellung zugehörigen, zum vor­ deren Werkzeugende gerichteten Stellbewegung zwangsläufig bewegbar und wird in der entgegengesetzten Richtung durch eine Rückstellfeder 26 bewegt, die im Bereich des vorderen Endes am Stellglied 16 angreift, achsgleich zu diesem an­ geordnet ist, in Längsrichtung vor den vorderen Enden der Bearbeitungs- bzw. Funktionsglieder 7, 10 bzw. der Stellglie­ der 15, 16 liegt und zweckmäßig in einem Federgehäuse 27 an­ geordnet ist, das durch das vordere Ende des Mantels 6 des Werkzeugkörpers 2 gebildet ist. Durch die beschriebene Aus­ bildung kann der Mantel 6 eine im wesentlichen über seine gesamte Länge durchgehend konstante Innenweite zur Führung des Stellgliedes 16 und/oder zur Aufnahme der Rückstellfeder 26 aufweisen.

Das Funktionsglied 10 weist etwa in der Mitte der Länge und/oder der Breite seiner Arbeitsfläche, die annähernd über die gesamte Länge der Tragleiste 11 reicht, die etwa recht­ winklig zu dieser Arbeitsfläche gerichtete Düsenöffnung einer Meßdüse 28 auf, welche durch eine Düsenbohrung im Belag 12 gebildet ist. Diese Düsenbohrung ist mit ihrem inneren Ende an das Ende eines Kanales 29 angeschlossen, welcher als Boh­ rung in der Tragleiste 11 vorgesehen ist und von deren, ins­ besondere hinteren, Endkante ausgeht. Für die Verbindung der Meßdüse 28 mit einer Druckquelle bzw. einer Erfassungsein­ richtung für den Druck ist am Werkzeug 1 ein Anschluß 30, z. B. ein Steckanschluß, vorgesehen, an welchen eine entspre­ chende Schlauch- oder Rohrleitung der Maschine angeschlossen werden kann. Zu diesem Zweck ist an dem Funktionsglied 10 bzw. der Tragleiste 11 ein Kupplungsstück in Form beispiels­ weise eines S-förmig abgekröpften Rohrkrümmers befestigt, der benachbart zum Außenumfang des Mantels 6 frei nach hinten absteht und durch Einstecken in einen entsprechend erweiter­ ten Endabschnitt des Kanales 29 am Funktionsglied 10 be­ festigt ist. Das Kupplungsstück 31 greift mit seinem an die Endkante des Funktionsgliedes 10 anschließenden Abschnitt in eine durch eine Axialnut gebildete Tasche 32 am Außenumfang des Mantels 6 so ein, daß es ungehindert die Radialbewegungen des Funktionsgliedes 10 gegenüber dem Mantel 6 mit ausführen kann.

Das Werkzeug 1 dient zur Verwendung an einer Maschine gemäß Fig. 2, an deren Arbeitsspindel 33 es befestigt wird. Die Arbeitsspindel 33 ist mit einem Arbeitsantrieb 34 dreh- und axial bewegbar, wobei ein Stellmotor 35 dieses Arbeitsantrie­ bes 34 so ausgebildet ist, daß das Werkzeug 1 in unterschied­ liche Axial- bzw. Funktionslagen überführt und in der jewei­ ligen Funktionslage festgehalten werden kann. In der hohlen Arbeitsspindel 33 ist eine ebenfalls hohle Stellstange 36 axial verschiebbar oder - falls eine der beschriebenen Stell­ bewegungen des Werkzeuges keine Axialbewegung, sondern eine Drehbewegung sein sollte - drehbar gelagert, die über eine Stelleinrichtung 37 mit einem Stellmotor 38 zu bewegen ist und zur Betätigung der Stelleinrichtung 14 dient. Entspre­ chend drehbar und/oder verschiebbar ist in der Stellstange 36 zur Betätigung der Stelleinrichtung 13 eine Stellstange 39 gelagert, die über eine Stelleinrichtung 40 mit einem Schrittmotor 41 anzutreiben ist. Die Stelleinrichtungen 37, 40 können in jeder Axiallage der Arbeitsspindel 33 wirksam werden.

Das zu messende bzw. zu bearbeitende Werkstück 43 ist auf einem Maschinentisch 42 ggf. mit einer Transporteinrichtung so anzuordnen, daß es quer zur Werkzeugachse in einer Reihe mit weiteren Werkstücken in und aus dem Arbeitsbereich des Werkzeuges 1 bewegt werden kann. Am Werkstück 43 ist eine innen liegende Oberfläche 44 in Form einer Bohrung zu bear­ beiten. Der Anschluß 30 des Funktionsgliedes 10 ist über eine entlang der Arbeitsspindel 33 nach oben geführte Leitung 45 an einen Wandler 46 angeschlossen, in welchem der an die Meß­ düse 28 angelegte und durch die Oberfläche 44 je nach Abstand mehr oder weniger gestaute Luftdruck in einen elektrischen Wert umgewandelt wird, der z. B. über eine Rückkoppelungs- Steuerung entsprechende Signale an eine Steuereinrichtung 47 bzw. an deren Meßwerterfassung 48 gibt. Die Steuereinrichtung 47 erhält außerdem vom Arbeitsantrieb und/oder von einer oder beiden Stelleinrichtungen 37, 40 Zustandssignale darüber, in welchem Lage- und Einstellzustand sich das Werkzeug 1 bzw. die Bearbeitungs- und Funktionsglieder 7, 10 befinden. Diese Signale werden in einem Prozessor zu Steuerimpulsen verar­ beitet, durch welche zumindest der Stellantrieb 35 und die Stelleinrichtungen 37, 40 gesteuert werden.

Um die Funktionsglieder 10 jederzeit nacheichen zu können, ist außerhalb des Arbeitsbereiches des Werkzeuges 1 zwischen den dem Arbeitsantrieb 34 aufweisenden Spindelkopf der Ma­ schine und dem Maschinentisch 42 eine Justiereinrichtung 50 mit einem Eichring 51 vorgesehen, welcher von der Ar­ beitsspindel 33 koaxial durchsetzt wird. Sobald die Meßwert­ erfassung 48 einen zu geringen Staudruck feststellt, wird das Werkzeug 1 programmgesteuert über den Arbeitsantrieb 34 in den Eichring 51 zurückgezogen, und die Funktionsglieder 10 werden über die Stelleinrichtungen 37 um ein vorbestimmtes Maß nachgestellt. Anhand der mit der fertigbearbeiteten Ober­ fläche 44 übereinstimmenden Referenzfläche 52 des Eichringes 51 wird dann über die Meßwerterfassung 48 der zugehörige Sig­ nalwert des Referenz-Staudruckes erfaßt und über einen Null- Abgleich 59 als Ausgangswert für die weitere Messung der Oberfläche 44 festgelegt. Nach diesem Arbeitsschritt fährt das Werkzeug 1 wieder in die gekrümmte Oberfläche 44 ein und setzt die Bearbeitung fort.

Die Steuereinrichtung 47 kann auch zur Kompensation des Ver­ schleißes der Bearbeitungsglieder 7 vorgesehen sein. Sobald durch die Meßwerterfassung 48 festgestellt wird, daß das von den Funktionsgliedern 10 gemessene Maß um einen bestimmten Betrag von dem gewünschten Soll-Maß abweicht, wird ein Signal an den Zustellmechanismus gegeben, der die entsprechenden Kompensationsschritte durch den Stellmotor 41 ausführen läßt. Stattdessen kann die Verschleißkompensation auch aufgrund eines empirisch ermittelten Wertes vorgenommen werden, der sich aufgrund einer bestimmten Bearbeitungsdauer und -inten­ sität ergibt.

Die erfindungsgemäße Maschine ist auch dafür geeignet, Ober­ flächen 44 unterschiedlichen Nennmaßes nacheinander mit ein und demselben Werkzeug 1 zu bearbeiten. Um dabei trotzdem Nacheichungen ohne aufwendiges Umrüsten der Maschine vorneh­ men zu können, weist die Justiereinrichtung 50 in einem Maga­ zin 53 eine entsprechende Anzahl von Eichkörpern bzw. Eich­ ringen 51 auf, die den vorkommenden Nennmaßen entsprechende Referenzflächen 52 haben. Das Magazin kann z. B. ein Revolver­ magazin sein, welches um eine zur Werkzeugachse parallele Abstandsachse mit einem Stellmotor 54 so drehbar ist, daß jeder Eichring 51 in eine zum Werkzeug 1 achsgleiche Lage überführt werden kann. Der Hubantrieb der Arbeitsspindel 33 ist so ausgeführt, daß das Werkzeug 1 nach dem Durchfahren des Eichringes 51 vollständig gegenüber diesem zurückgezogen werden kann und somit das Magazin 53 für das genannte Weiter­ schalten freigibt. Statt eines Revolvermagazines könnte auch ein etwa linear bzw. rechtwinklig zur Werkzeugachse in ent­ sprechenden Lagerungen eines Maschinengestelles verschieb­ bares Magazin vorgesehen sein.

In Fig. 1 ist das Werkzeug 1 in seiner Einstellung für den kleinstmöglichen Nenndurchmesser dargestellt. Zur Bearbeitung einer Bohrung mit einem größeren Nenndurchmesser werden die Bearbeitungsglieder 7 über die Stelleinrichtungen 13, 40 ent­ sprechend zugestellt. Im wesentlichen gleichzeitig werden die Funktionsglieder 10 über die Stelleinrichtungen 14, 37 ent­ sprechend zugestellt. Damit die jeweils richtige Einstellung selbsttätig vorgenommen wird, kann im Transportweg der Werk­ stücke 43 eine Sensor 55 für eine entsprechende, an den Werk­ stücken 43 vorhandene Kodierung oder dgl. vorgesehen sein, aus welcher das jeweils zu bearbeitende Nennmaß hervorgeht. Der Sensor 55 gibt diese Information als kodiertes Signal an den Prozessor der Steuereinrichtung 47 weiter, der daraufhin in der beschriebenen Weise die genannten Einstellungen vor­ nimmt und die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte der Ju­ stiereinrichtung 50 veranlaßt, welche erforderlich sind, da­ mit der zugehörige Eichring 51 in Funktionslage überführt wird.

In den Fig. 3 und 4 sind für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch mit dem In­ dex "a" verwendet, weshalb entsprechende Beschreibungsteile auch für dieses Ausführungsbeispiel sinngemäß gelten. Die unterschiedlichen oder gleichen Ausbildungen nach den Fig. 1 und 3 können auch gemeinsam oder mehrfach an einem Werkzeug vorgesehen sein. Die Stelleinrichtung 14a liegt bei dieser Ausführungsform im Bereich des vorderen Endes des Werkzeuges 1a und ist zweckmäßig statt mit einem am Werkzeugkörper 2a angeordneten Stellmotor manuell mit einer Handhabe in Form eines Stellringes 38a betätigbar. Das Stellglied 16a ist nach vorne über das zugehörige Ende des Werkzeugkörpers 2a bzw. dessen Endabschnitt 27a hinaus verlängert und von dem Stell­ ring 38a umgeben, der über Nocken 56, z. B. zwei achsgleiche, radiale Stifte in Kulissenführungen 37a des Stellgliedes 16a eingreift, welche als abgestufte Schlitze in dessen vorderem Ende vorgesehen sind und nach Art einer abgestuften Wendel axiale Steigung haben. Der Stellring 38a übergreift das vor­ dere, im Durchmesser entsprechend reduzierte Ende des Werk­ zeugkörpers 2a und ist gegenüber diesem zwar axial gesichert, jedoch drehbar, was z. B. durch radial nach innen vorstehende Nocken erzielt werden kann, welche nachstellbar in eine Ring­ nut des Werkzeugkörpers 2a eingreifen.

Damit der Stellring 38a in der jeweiligen Drehstellung ge­ sichert ist, ist zweckmäßig eine Rasteinrichtung 57 vor­ gesehen, die im Bereich der hinteren Stirnfläche des Stell­ ringes 38a und einer benachbart zu dieser liegenden Ring­ schulter des Werkzeugkörpers 2a liegen kann. Z. B. kann in einem äußeren Mantelteil des Stellringes 38a ein axial feder­ belastetes Rastglied beweglich angeordnet sein, dem in der Ringschulter ein Kranz eng nebeneinanderliegender Rastver­ tiefungen zugeordnet ist, so daß der Stellring 38a nach jedem Stellschritt von wenigen Winkelgraden wieder selbsttätig ge­ sichert ist. Das Stellglied 16a ist außer über den Eingriff der Steuernocken 21a in die Durchtritte 23a noch dadurch ge­ gen Verdrehen und/oder axial gesichert, daß wenigstens einer der Durchtritte 23a nach vorne verlängert ist und in die Ver­ längerung ein Radialstift im vorderen Ende des Werkzeugkör­ pers 2a eingreift. Drehbewegungen des Stellringes 38a führen zu entsprechenden axialen Stellbewegungen des Stellgliedes 16a und zur radialen Stellbewegung der Funktionsglieder 10a.

Durch die beschriebene Ausbildung der Stelleinrichtung 14a kann das Werkzeug 1a nur mit einer Stelleinrichtung 40 für die Bearbeitungsglieder 7a betrieben werden. Das zugehörige Stellglied 15a ist in diesem Fall in Rückstellrichtung durch eine Rückstellfeder 26a belastet, welche einen am hinteren Ende des Steuerkörpers lösbar befestigten Schaft bzw. das Anschlußglied 17a umgibt, so daß die Stellstange 39 nicht formschlüssig mit dem Anschlußglied 17a bzw. einem nach hin­ ten an dieses anschließenden Schubbolzen gekuppelt werden muß.

Das Stellglied 16a kann aus einem durchgehend konstante Quer­ schnitte aufweisenden Abschnitt eines Rohres hergestellt wer­ den. An dessen Außenumfang werden dann nach Art von Ringnuten die Steuerkurven 20a mit entsprechend abgestuften Bodenflä­ chen und schrägen Flanken für die Schrägflanke des jeweils zugehörigen Steuernockens 22a hergestellt. Außerdem werden die Durchtritte 23a hergestellt, die über die innere und/oder äußere Endflanke der jeweiligen Steuerkurve 20a zweckmäßig vorstehen, so daß die jeweilige Steuerkurve durch über den Umfang verteilte Kurvensegmente gebildet ist, von denen je­ weils eines für die Steuerung eines Funktionsgliedes 10a vor­ gesehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Funktionsglieder 10a und acht zwischen diesen liegende Bear­ beitungsglieder 7a vorgesehen. Dabei bilden vorteilhaft sechs Funktionsglieder 10a, von denen jeweils zwei etwa in einer gemeinsamen Axialebene liegen, nur Führungsglieder ohne Meß­ düsen, während nur zwei annähernd in einer gemeinsamen Axial­ ebene liegende Funktionsglieder 10a als Meßglieder ausgebil­ det sind. Wenigstens der Bereich der Düsenöffnungen 28, 28a oder die gesamte Arbeitsfläche des jeweiligen Meßgliedes wird zweckmäßig stets so eingestellt, daß dieser Bereich gegenüber der Bearbeitungsfläche 44 mit einem geringen Spaltabstand berührungsfrei bleibt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung kann auch für die unter dem Warenzeichen "Precidor" der Anmelderin bekannten Honwerkzeuge nach der DE-PS 24 60 997 vorgesehen sein, auf die wegen wei­ terer Merkmale und Wirkungen Bezug genommen wird.

Claims (19)

1. Hon-Meßwerkzeug mit einem Werkzeugkörper (2, 2a), der mindestens ein entlang der Bearbeitungsfläche (44) zu bewegendes, nicht bearbeitendes Funktionsglied (10, 10a), wie ein Meßglied, ein Führungsglied oder dgl. trägt und insbesondere zur Bildung eines Hon­ werkzeuges mit mindestens einem Bearbeitungsglied (7a) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Funktionsglied (10, 10a) verstellbar gelagert ist.

2. Meßwerkzeug nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Funktionsglied (10, l0a) quer zur Bearbeitungsfläche (44) verstellbar gelagert und vor­ zugsweise in einer Öffnung, wie einem Schlitz, eines Mantels (6, 6a) des Werkzeugkörpers (2, 2a) annähernd radial zur Werkzeugachse geführt ist.

3. Meßwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Funktionsglied (10, 10a) im wesentlichen im selben Längsbereich des Werkzeug­ körpers (2, 2a) wie wenigstens ein Bearbeitungsglied (7, 7a) liegt und/oder annähernd gleiche Länge hat, wobei vorzugsweise alle Funktions- und Bearbeitungs­ glieder (10, 7 bzw. 10a, 7a) im selben Längsbereich vorgesehen sind.

4. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Funktions­ glied (10, 10a) mit einem an dem Werkzeugkörper (2, 2a) gelagerten Stellglied (16, 16a) verstellbar ist, das vorzugsweise axial verschiebbar und/oder inner­ halb des Werkzeugkörpers (2, 2a) angeordnet ist.

5. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied (16, 16a) für mindestens ein Funktionsglied (10, 10a) und ein Stellglied (15, 15a) für mindestens ein Bearbeitungs­ glied (7, 7a) wenigstens teilweise im selben Längsbe­ reich des Werkzeugkörpers (2, 2a), insbesondere in­ einander, liegen, wobei vorzugsweise das Stellglied (16, 16a) für das Funktionsglied (10, 10a) das andere Stellglied (15, 15a) hülsenförmig umgibt und Durch­ tritte (23, 23a) für Bearbeitungsglieder (7, 7a) auf­ weist.

6. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied (16, 16a) für mindestens ein Funktionsglied (10, 10a) wenig­ stens eine Steuerkurve (20, 20a), insbesondere zwei in Längsrichtung hintereinander liegende Steuerkurven (20, 20a) für das Funktionsglied (10, 10a) aufweist und vorzugsweise seitlich benachbart zur jeweiligen Steuerkurve (20, 20a) mit mindestens einem schlitz­ förmigen Durchtritt (23, 23a) für ein Bear­ beitungsglied (7, 7a) versehen ist.

7. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Funktions­ glied (10, 10a) über einen Schrittmotor (38), eine abgestufte Steuerkurve (20, 20a) oder dgl. stufen­ weise, insbesondere auf unterschiedliche Bear­ beitungs-Nennmaße verstellbar ist und vorzugsweise mit mindestens einem Steuernocken (22, 22a) an einer Steuerkurve (20, 20a) anliegt.

8. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Funktions­ glied (10, 10a) in einer Stellrichtung, insbesondere mit mindestens einer Ringfeder (24, 25 bzw. 24a, 25a) federbelastet ist, wobei vorzugsweise das Funktions­ glied (10, 10a) mit einer Rückstellfeder belastet ist, durch welche auch mindestens ein Bear­ beitungsglied (7, 7a) federbelastet ist.

9. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander etwa diametral gegenüberliegende Meß- und/oder Füh­ rungsglieder vorgesehen sind und daß vorzugsweise zwischen jeweils zwei benachbarten Bearbeitungsglie­ dern (7, 7a) ein verstellbares Funktionsglied (10, 10a) vorgesehen ist.

10. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bear­ beitungsglied (7, 7a) auf unterschiedliche Bear­ beitungs-Nennmaße, insbesondere stufenlos, mit einem Schrittmotor (41) oder dgl., verstellbar ist und daß vorzugsweise alle Funktionsglieder (10, 10a) gemein­ sam verstellbar sind.

11. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Funktions­ glied (10, 10a) mit einer am Werkzeugkörper (2, 2a) angeordneten Stelleinrichtung (14, 14a) manuell und/oder mit einer Maschinen-Stelleinrichtung (37) über einen Werkzeugschaft (3, 3a) verstellbar ist, wobei die manuelle Stelleinrichtung (14a) vor­ zugsweise einen am vorderen Ende des Werkzeugkörpers (2a) benachbart zum Arbeitsbereich gelagerten Stell­ ring (38a) aufweist.

12. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellglied (16a) für mindestens ein Funktionsglied (10a) in entgegen­ gesetzten Richtungen formschlüssig zwangsgesteuert bewegbar ist, vorzugsweise über mindestens eine Stellkulisse (37a) mit einem drehbaren und insbeson­ dere in Drehschritten über eine Rasteinrichtung (57) rastbaren Stellring (38a) verbunden ist.

13. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Funktions­ glied (10, 10a) eine Meßdüse (28, 28a) für ein Druck­ medium und vorzugsweise einen starr an ihm befestig­ ten Medienanschluß (31, 31a) aufweist, der insbeson­ dere bewegbar in eine Tasche (32, 32a) des Werkzeug­ körpers (2, 2a) eingreift.

14. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Justiereinrichtung (50) für mindestens ein Funktionsglied (10, 10a), wobei vor­ zugsweise im Bewegungsweg des Meß- bzw. Honwerkzeuges (1, 1a) wenigstens eine Referenzbohrung (52) oder dgl. vorgesehen ist.

15. Meßwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Referenzbohrungen (52) für unterschied­ liche Bearbeitungs-Nennmaße axial hintereinander und/oder nebeneinander, vorzugsweise an einem Magazin (53), angeordnet und insbesondere nach Art eines Re­ volvermagazines wahlweise in den Bewegungsbeweg des Meß- bzw. Honwerkzeuges (1, 1a) überführbar sind.

16. Meßwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (48) zur Erfassung einer Meßgenauigkeit des Funktionsgliedes (10, 10a) während der Bearbeitung und eine von dieser beeinflußte Steuereinrichtung (47) zum Nachstellen und/oder zur Nacheichung des Funktionsgliedes (10a) bei Unterschreiten einer vorbestimmten Meßgenauigkeit vorgesehen ist, wobei vorzugsweise das Meß- bzw. Hon­ werkzeug (1, 1a) in einer für die Nachstellung bzw. Nacheichung vorgesehenen Lage aus der Bearbeitungs­ fläche (44) ausgefahren bzw. in eine Referenzbohrung (52) eingefahren ist.

17. Verfahren zum Messen einer Bearbeitungsfläche (44) eines Werkstückes (43), insbesondere mit einem wäh­ rend des Meßvorganges gegenüber einem Werkzeugkörper (2, 2a) im wesentlichen feststehenden, als Meßglied ausgebildeten Funktionsglied (10, 10a) eines Meßwerk­ zeuges (1, 1a), dadurch gekennzeichnet, daß minde­ stens ein Funktionsglied (10, 10a) zur Veränderung der Meßgenauigkeit verstellt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bearbeitung gemessen, dabei die Meß­ genauigkeit erfaßt und bei Unterschreiten einer vor­ bestimmten Meßgenauigkeit das Werkzeug (1, 1a) von der Bearbeitungsfläche (44) zurück- und in den Be­ reich einer Referenzfläche (52) bewegt sowie das Funktionsglied vorzugsweise zugestellt und dann an­ hand der Referenzfläche (52) eine Eichung einer Meß­ werterfassung (48) vorgenommen wird, wonach insbeson­ dere die Bearbeitungsfläche (44) weiter- bzw. fertig­ bearbeitet wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aufeinanderfolgend Bearbeitungsflächen (44) unterschiedlichen Nennmaßes mit demselben Werk­ zeug (1, 1a) gemessen und/oder bearbeitet werden und daß vorzugsweise in einer Bearbeitungspause zwischen der Bearbeitung dieser aufeinanderfolgenden Bear­ beitungsflächen (44) Funktionsglieder (10, 10a) und/oder Bearbeitungsglieder (7, 7a) auf das folgende Nennmaß umgestellt werden, wobei insbesondere Meß- und/oder Führungsglieder anhand einer in deren Be­ wegungsbereich gebrachten, der folgenden Bear­ beitungsfläche (44) entsprechenden Referenzfläche (52) justiert werden.