Die Erfindung betrifft eine Honmaschine zum Honen einer Bohrung in einem Werkstück.The invention relates to a honing machine for honing a bore in a workpiece.
Das Honen ist ein Zerspanungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem ein Honwerkzeug eine aus zwei Komponenten bestehende Schnittbewegung ausführt und eine ständige Flächenberührung zwischen einem oder mehreren Schneidstoffkörpern, z.B. Honleisten, des Honwerkzeugs und der zu bearbeitenden Bohrungsinnenfläche vorliegt. Die Kinematik eines Honwerkzeugs ist charakterisiert durch eine Überlagerung einer Drehbewegung und einer in Axialrichtung der Bohrung verlaufenden Hubbewegung. Meist ist noch eine optionale Aufweitbewegung vorgesehen, die zu einer Veränderung des wirksamen Durchmessers des Honwerkzeugs führt.Honing is a machining process with geometrically indeterminate cutting edges, in which a honing tool executes a cutting movement consisting of two components and there is constant surface contact between one or more cutting material bodies, e.g. honing stones, the honing tool and the inner surface of the bore to be machined. The kinematics of a honing tool is characterized by a superposition of a rotary movement and a stroke movement running in the axial direction of the bore. Usually an optional expansion movement is also provided, which leads to a change in the effective diameter of the honing tool.
Eine einmalige Hub-Bewegung des Honwerkzeugs innerhalb der Bohrung, bestehend aus einem Einfahren und einem darauffolgenden Ausfahren aus der Bohrung wird als „Dornen“ bezeichnet. Eine mehrmalige Hub-Bewegung innerhalb der Bohrung, d.h. ein Einfahren in die Bohrung, daraufhin ein zyklisches hin- und her-Bewegen innerhalb der Bohrung sowie ein am Ende folgendes Ausfahren aus der Bohrung wird als „Oszillieren“ bezeichnet. Bei oszillierenden Honprozessen wird in der Regel eine Aufweitbewegung benötigt, da während der Oszillation der wirksame Durchmesser des Honwerkzeugs aktiv verändert wird. Zusätzlich wird in der Regel der Verschleiß der Schneidstoffkörper durch die Aufweitbewegung kompensiert.A single stroke movement of the honing tool within the bore, consisting of an entry and a subsequent exit from the bore, is called a "thorn". A multiple stroke movement within the bore, i.e. a retraction into the bore, then a cyclical back and forth movement within the bore and an extension out of the bore at the end is called "oscillation". In the case of oscillating honing processes, an expansion movement is usually required, since the effective diameter of the honing tool is actively changed during the oscillation. In addition, the wear on the cutting material body is usually compensated for by the expansion movement.
An der Bohrungsinnenfläche erzeugt die Kinematik des Honwerkzeugs eine Oberflächenstruktur mit sich überkreuzenden Bearbeitungsspuren. Durch Honen endbearbeitete Oberflächen können extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen genügen, sowie teilweise eine spezielle Oberflächenrauheit und Struktur wie beispielsweise eine Plateauoberfläche aufweisen, die einen geringen Verschleiß durch einen hohen Materialtraganteil mit der Fähigkeit verbindet, einen Ölfilm zur Schmierung gut erhalten zu können. Daher werden viele hoch belastete Gleitflächen in Motoren oder Motorbauteilen, z.B. Zylinderlaufflächen in Motorblöcken oder Bohrungsinnenflächen in Gehäusen von Einspritzpumpen, durch Honen bearbeitet.The kinematics of the honing tool create a surface structure with intersecting machining tracks on the inner surface of the bore. Surfaces finished by honing can meet extremely high requirements in terms of dimensional and shape tolerances, and sometimes have a special surface roughness and structure such as a plateau surface, which combines low wear due to a high proportion of material with the ability to maintain an oil film for lubrication. For this reason, many highly stressed sliding surfaces in engines or engine components, e.g. cylinder sliding surfaces in engine blocks or inner bore surfaces in housings of injection pumps, are machined by honing.
Eine Honmaschine ist eine zum Honen von Bohrungen in Werkstücken geeignete Werkzeugmaschine. Sie weist wenigstens eine Honeinheit auf, die an einer maschinenfesten Tragestruktur, z.B. einem Ständer, einer Säule oder einem Rahmen, montiert ist. Eine Honeinheit umfasst eine Spindeleinheit, in der eine Spindelwelle drehbar gelagert ist. Die Spindelwelle ist mittels eines Drehantriebs um ihre Spindelachse drehbar und weist an einem werkzeugseitigen Ende eine Einrichtung zum Befestigen eines Honwerkzeugs auf. Zur Erzeugung der Hubbewegung der Spindeleinheit parallel zur Spindelachse ist ein Hubantrieb vorgesehen. Bei gattungsgemäßen Honmaschinen ist außerdem ein Aufweitantrieb zur Aufweitung des Honwerkzeugs vorgesehen. Der Aufweitantrieb ist mit einer im Inneren der Spindelwelle verlaufende Zustellstange gekoppelt.A honing machine is a machine tool suitable for honing bores in workpieces. It has at least one honing unit which is mounted on a machine-fixed support structure, e.g. a stand, a column or a frame. A honing unit comprises a spindle unit in which a spindle shaft is rotatably mounted. The spindle shaft can be rotated about its spindle axis by means of a rotary drive and has a device for fastening a honing tool at one end on the tool side. A lifting drive is provided to generate the lifting movement of the spindle unit parallel to the spindle axis. In the case of honing machines of the generic type, an expansion drive for expanding the honing tool is also provided. The expansion drive is coupled to a feed rod running inside the spindle shaft.
Zur Optimierung der Wirtschaftlichkeit und Qualität von Honverfahren werden zunehmend hochdynamische Direktantriebe für Hub und Rotation (Drehung) eingesetzt, die eine Honbearbeitung mit hohen Hubgeschwindigkeiten (zurzeit beispielsweise bis ca. 100 m/min) und Drehzahlen (zurzeit beispielsweise bis ca. 5000 U/min) ermöglichen.To optimize the economic efficiency and quality of honing processes, highly dynamic direct drives are increasingly being used for stroke and rotation (rotation), which allow honing at high stroke speeds (currently up to approx. 100 m / min) and speeds (currently up to approx. 5000 rpm, for example ) enable.
Zur hochdynamischen Bewegung von Maschinenteilen sind Direktantriebe bekannt. Direktantriebe zeichnen sich durch das Potential aus, hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der damit angetriebenen Maschinenachse bei gleichzeitiger nahezu reibungsfreier Bewegungserzeugung zu ermöglichen. In der DE 10 2016 200 295 A1 ist eine Honmaschine beschrieben, deren Hubantrieb ein elektrischer Linearmotor ist. Der Aufweitantrieb ist ebenfalls ein elektrischer Direktantrieb. Die Spindeleinheit hat ein Spindeleinheits-Gehäuse, das einen ersten Gehäuseabschnitt zur Aufnahme des Drehantriebs und einen einstückig mit dem ersten Gehäuseabschnitt ausgebildeten zweiten Gehäuseabschnitt zur Aufnahme des Aufweitantriebs aufweist.Direct drives are known for the highly dynamic movement of machine parts. Direct drives are characterized by the potential to enable high speeds and accelerations of the machine axis driven by them while at the same time generating almost frictionless movement. In the DE 10 2016 200 295 A1 describes a honing machine whose stroke drive is an electric linear motor. The expansion drive is also an electrical direct drive. The spindle unit has a spindle unit housing which has a first housing section for receiving the rotary drive and a second housing section, which is formed in one piece with the first housing section, for receiving the expansion drive.
Der Aufweitantrieb und der Drehantrieb unterliegen insbesondere im Bereich der Kugellager einem Verschleiß, so dass es nach einigen Jahren des Betriebes der Honeinheit vorkommen kann, dass der Drehantrieb, der Aufweitantrieb, oder beide Baugruppen überarbeitet werden müssen. Um die Stillstandzeit der Honmaschine zu reduzieren, wird oftmals ein zweiter Drehantrieb oder eine zweiter Aufweitantrieb als Ersatzteil beschafft und im Austausch gegen den verschlissenen Antrieb eingebaut.The expansion drive and the rotary drive are subject to wear, especially in the area of the ball bearings, so that after a few years of operation of the honing unit it can happen that the rotary drive, the expansion drive, or both assemblies have to be revised. In order to reduce the downtime of the honing machine, a second rotary drive or a second expansion drive is often procured as a spare part and installed in exchange for the worn drive.
Es kann vorkommen, dass mit dem Austausch des Drehantriebs zusätzlich auch die Maschinengeometrie neu ausgerichtet werden muss. Dies ist ein zeitlicher Aufwand und verlangt nach einem gut geschulten Mitarbeiter. Der Aufweitantrieb mit weiteren Komponenten des Aufweitsystems können zwar unabhängig von sonstigen Komponenten ausgetauscht werden, durch die Befestigung der Aufweitung am Spindelmotor muss bei Austausch des Spindelmotors jedoch entweder die Aufweitung zuerst demontiert werden und am Ende wieder montiert werden, oder das gesamte Paket aus Spindelmotor und aufgeschraubter Aufweitung muss gemeinsam entnommen werden, was aufgrund der Masse unvorteilhaft ist. In beiden Fällen müssen sämtliche Anschlüsse des Aufweitantriebs zur Maschine hin (Elektrische Leitungen, Kühlmittel, Sensorik) demontiert werden, auch wenn der Aufweitantrieb nicht ausgetaucht werden muss.It can happen that the machine geometry also has to be realigned when the rotary drive is replaced. This takes time and requires a well-trained employee. The expander drive with other components of the expander system can be exchanged independently of other components, but by attaching the expander to the spindle motor, when replacing the spindle motor, either the expander must be dismantled first and reassembled at the end, or the entire package of spindle motor and screwed on The expansion must be removed together, which is disadvantageous due to the mass. In both cases, all Connections of the expander drive to the machine (electrical lines, coolant, sensors) must be dismantled, even if the expander drive does not have to be replaced.
AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Honmaschine bereitzustellen, die für die Erstmontage besonders montagefreundlich und für eventuell erforderliche Wartungs- und Reparaturarbeiten besonders reparatur- und wartungsfreundlich ist.The invention is based on the object of providing a honing machine which is particularly easy to assemble for initial assembly and particularly easy to repair and maintain for any maintenance and repair work that may be required.
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Honmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird zur Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.To achieve this object, the invention provides a honing machine with the features of claim 1. Advantageous further developments are given in the dependent claims. The wording of all claims is made part of the content of the description for reference.
Gemäß einer Formulierung der Erfindung zeichnet sich eine gattungsgemäße Honmaschine dadurch aus, dass der Drehantrieb in einer auswechselbaren ersten Patrone und der Aufweitantrieb in einer unabhängig von der ersten Patrone auswechselbaren zweiten Patrone aufgenommen ist, wobei die erste Patrone in den ersten Gehäuseabschnitt und die zweite Patrone in den zweiten Gehäuseabschnitt einführbar ist.According to one formulation of the invention, a generic honing machine is characterized in that the rotary drive is accommodated in a replaceable first cartridge and the expansion drive is accommodated in a second cartridge that can be replaced independently of the first cartridge, the first cartridge in the first housing section and the second cartridge in the second housing section is insertable.
Der Begriff „Patrone“ steht hier für eine auswechselbare Baugruppe, die alle beim Auswechselvorgang auszuwechselnden Komponenten in einer Einheit zusammenfasst und ein eigenes Gehäuse (Patronengehäuse) aufweist. Dementsprechend hat die erste Patrone ein erstes Patronengehäuse, in welchem unter anderem der Drehantrieb untergebracht ist, und die zweite Patrone hat ein zweites Patronengehäuse, in welchem unter anderem der Aufweitantrieb untergebracht ist. Es ergibt sich ein modularer Aufbau der Spindeleinheit, bei dem die gegenseitige Ausrichtung der ersten Patrone und der zweiten Patrone und damit des Drehantriebs und des Aufweitantriebs durch den Einbau in das gemeinsam genutzte Spindeleinheits-Gehäuse sichergestellt werden kann. Dieses dient als gemeinsamer geometrischer Bezug für die eingebauten Komponenten. Zusätzlich kann durch das Spindeleinheits-Gehäuse auch der Bezug zu den Komponenten der Linearführung des Hubantriebes hergestellt werden, so dass gewisse Ausrichtarbeiten vereinfacht werden oder entfallen können.The term “cartridge” stands for an exchangeable assembly that combines all the components to be exchanged during the exchange process in one unit and has its own housing (cartridge housing). Accordingly, the first cartridge has a first cartridge housing in which, among other things, the rotary drive is housed, and the second cartridge has a second cartridge housing in which, among other things, the expansion drive is housed. The result is a modular design of the spindle unit in which the mutual alignment of the first cartridge and the second cartridge and thus the rotary drive and the expansion drive can be ensured by installing them in the jointly used spindle unit housing. This serves as a common geometric reference for the built-in components. In addition, the reference to the components of the linear guide of the lifting drive can also be established through the spindle unit housing, so that certain alignment work can be simplified or eliminated.
Die Unterbringung des Drehantriebs und des Aufweitantriebs in unabhängig voneinander auswechselbaren Patronen bietet unter anderem den Vorteil, dass fertigungstechnisch sehr einfach enge Toleranzen eingehalten werden können. Durch die enge Tolerierung kann nach einem Wechsel das erneute Einstellen der Maschinengeometrie in der Regel entfallen. Dadurch werden Reparatur- und/oder Wartungsarbeiten erheblich vereinfacht und beschleunigt und können gegebenenfalls durch gut eingearbeitete Mitarbeiter durchgeführt werden, die keine Spezialisten in Bezug auf die Ausrichtung der Komponenten sein müssen. Durch die Anordnung der ersten Patrone und der zweiten Patrone innerhalb des gemeinsamen Spindeleinheits-Gehäuses können der Drehantrieb (Spindelmotor) und der Aufweitantrieb unabhängig voneinander ausgewechselt werden.The accommodation of the rotary drive and the expansion drive in cartridges which can be exchanged independently of one another offers, among other things, the advantage that, in terms of manufacturing technology, it is very easy to maintain tight tolerances. Due to the close tolerance, it is usually not necessary to set the machine geometry again after a change. As a result, repair and / or maintenance work is considerably simplified and accelerated and, if necessary, can be carried out by well-trained employees who do not have to be specialists with regard to the alignment of the components. By arranging the first cartridge and the second cartridge within the common spindle unit housing, the rotary drive (spindle motor) and the expansion drive can be exchanged independently of one another.
Die erste Patrone und/oder die zweite Patrone haben vorzugsweise eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Außenkontur. Es können mechanische Orientierungsstrukturen vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass die Patronen nur in einer bestimmten Drehstellung in das Spindeleinheits-Gehäuse montiert werden können.The first cartridge and / or the second cartridge preferably have an essentially rotationally symmetrical outer contour. Mechanical orientation structures can be provided in order to ensure that the cartridges can only be mounted in the spindle unit housing in a certain rotational position.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass das Spindeleinheits-Gehäuse als ein Monocoque-Gehäuse ausgebildet ist, bei dem der erste Gehäuseabschnitt und der zweite Gehäuseabschnitt einstückig miteinander ausgebildet sind. Dadurch entfallen eventuell ausrichtungskritische Schnittstellen zwischen den Gehäuseabschnitten. Ein einteiliges Spindeleinheits-Gehäuse kann der Spindeleinheit zusätzliche Stabilität verleihen und bietet einen unveränderlichen geometrischen Bezug der Gehäuseabschnitte und ggf. der darin aufgenommenen Patronen zueinander. Das Spindeleinheits-Gehäuse kann ggf. auch aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt sein.In preferred embodiments it is provided that the spindle unit housing is designed as a monocoque housing, in which the first housing section and the second housing section are designed in one piece with one another. This means that there may be no alignment-critical interfaces between the housing sections. A one-piece spindle unit housing can give the spindle unit additional stability and offers an unchangeable geometric relationship between the housing sections and, if applicable, the cartridges accommodated therein. The spindle unit housing can optionally also be composed of several housing parts.
Es ist prinzipiell möglich, die Konstruktion so auszulegen, dass die erste Patrone und die zweite Patrone von der gleichen Seite in das Spindeleinheits-Gehäuse eingebaut werden können. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist jedoch vorgesehen, dass die erste Patrone und die zweite Patrone von gegenüberliegenden Seiten des Spindeleinheits-Gehäuses in dieses einführbar sind. Dadurch werden eine unabhängige Demontage und Montage erleichtert. Bei einer vertikal orientierten Spindeleinheit kann die erste Patrone, die den Spindelmotor enthält, von unten montiert werden, während die zweite Patrone, die den Aufweitantrieb enthält, von oben in das Spindeleinheits-Gehäuse eingesetzt wird.In principle, it is possible to design the construction in such a way that the first cartridge and the second cartridge can be installed in the spindle unit housing from the same side. In preferred embodiments, however, it is provided that the first cartridge and the second cartridge can be introduced into the spindle unit housing from opposite sides of the latter. This facilitates independent dismantling and assembly. In the case of a vertically oriented spindle unit, the first cartridge, which contains the spindle motor, can be mounted from below, while the second cartridge, which contains the expansion drive, is inserted into the spindle unit housing from above.
Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass an einer Innenseite des ersten Gehäuseabschnitts wenigstens eine erste Passfläche ausgebildet ist, die im Kontakt mit wenigstens einer korrespondierenden ersten Passfläche an der ersten Patrone eine Positionierung und Ausrichtung der ersten Patrone im ersten Gehäuseabschnitt bewirkt, und alternativ oder zusätzlich an einer Innenseite des zweiten Gehäuseabschnitts wenigstens eine zweite Passfläche ausgebildet ist, die im Kontakt mit wenigstens einer korrespondierenden zweiten Passfläche an der zweiten Patrone eine Positionierung und Ausrichtung der zweiten Patrone im zweiten Gehäuseabschnitt bewirkt. Die Position und die Ausrichtung können durch am Außendurchmesser der Patronen befindliche Passdurchmesser festgelegt werden. Als besonders vorteilhaft wird es bei manchen Ausführungsformen angesehen, dass eine innenliegende Passung in einem geringeren Durchmesser ausgeführt ist als eine äußere, an einem Flansch vorliegende Passung, so dass bei Montage und Demontage erst bei fast vollständigem Einschieben der jeweiligen Patrone in das Spindeleinheits-Gehäuse die jeweiligen Passflächen in Kontakt zueinander kommen, nicht bereits schon bei Beginn des Einschiebens in das Spindeleinheits-Gehäuse.In some embodiments it is provided that at least one first mating surface is formed on an inside of the first housing section, which in contact with at least one corresponding first mating surface on the first cartridge effects a positioning and alignment of the first cartridge in the first housing section, and alternatively or additionally to an inner side of the second housing portion is formed at least one second mating surface which is in contact with at least a corresponding second mating surface on the second cartridge causes the second cartridge to be positioned and aligned in the second housing section. The position and orientation can be determined by fitting diameters located on the outside diameter of the cartridges. It is considered to be particularly advantageous in some embodiments that an inner fit is designed with a smaller diameter than an outer fit on a flange, so that during assembly and disassembly only when the respective cartridge is almost completely inserted into the spindle unit housing respective fitting surfaces come into contact with one another, not already at the beginning of the insertion into the spindle unit housing.
Weiterhin können an dem Spindeleinheits-Gehäuse Axial-Anschlagsflächen zur Vorgabe einer axialen Position der ersten Patrone im ersten Gehäuseabschnitt und der zweiten Patrone im zweiten Gehäuseabschnitt ausgebildet sein. Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass an den Patronen nach außen ragende Flanschabschnitte vorgesehen sind, die an zugeordnete Stirnflächen des Spindeleinheits-Gehäuses anschlagen, wenn die entsprechende Patrone in dieses eingesteckt wird und die gewünschte axiale Einbauposition erreicht ist. Die jeweilige axiale Befestigung, also die Festlegung der axialen Position der jeweiligen Patrone in Bezug auf das Spindeleinheits-Gehäuse, kann somit über einen Flansch mit axialen Schrauben erfolgen.Furthermore, axial stop surfaces for specifying an axial position of the first cartridge in the first housing section and the second cartridge in the second housing section can be formed on the spindle unit housing. In some embodiments it is provided that outwardly protruding flange sections are provided on the cartridges, which abut against associated end faces of the spindle unit housing when the corresponding cartridge is inserted into it and the desired axial installation position is reached. The respective axial fastening, that is to say the determination of the axial position of the respective cartridge in relation to the spindle unit housing, can thus take place via a flange with axial screws.
Bei vielen Konstruktionen ist es relativ einfach möglich, den Aufweitantrieb bzw. die zweite Patrone von außen direkt zu kontaktieren und dadurch die für den Betrieb erforderlichen Mittel (elektrische Leistung, gegebenenfalls Austausch elektrischer Signale zur Steuerung und zur Weiterleitung von Gebersignalen, fluidische Mittel) zuzuführen bzw. abzuführen. Da jedoch bei der ersten Patrone eine Kontaktierung von der Seite des Anschlusses für das Honwerkzeug nicht oder nur unter ungünstigen Randbedingungen möglich ist, sollte die erste Patrone möglichst auch durch das Spindeleinheits-Gehäuse hindurch kontaktiert werden. Hierzu ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass Anschlüsse für eventuell vorhandene Drehgeber, die elektrischen Anschlüsse zur Zufuhr von elektrischer Leistung für die Motorwicklung und/oder Anschlüsse für Fluide (Kühlmittel zur Abführung der Motor-Abwärme, Kühlmittelzuleitung und Kühlmittelrücklaufleitung zur Bearbeitungsstelle, gegebenenfalls Sperrluft) vorzugsweise an der der zweiten Patrone zuzuwendenden Seite der ersten Patrone angeordnet sein sollten.In many constructions it is relatively easy to contact the expander drive or the second cartridge directly from the outside and thereby supply or supply the resources required for operation (electrical power, if necessary, exchange of electrical signals for control and forwarding of encoder signals, fluidic resources) . to discharge. However, since contacting from the side of the connection for the honing tool is not possible with the first cartridge, or only under unfavorable boundary conditions, the first cartridge should, if possible, also be contacted through the spindle unit housing. For this purpose, some embodiments provide that connections for any rotary encoders that may be present, the electrical connections for supplying electrical power for the motor winding and / or connections for fluids (coolant to dissipate waste heat from the engine, coolant supply line and coolant return line to the processing point, possibly sealing air) are preferred should be arranged on the side of the first cartridge facing the second cartridge.
Bei manchen Ausführungsformen werden Anschlussprobleme besonders komfortabel dadurch gelöst, dass an einer der zweiten Patrone zuzuwendenden Seite der ersten Patrone sowie an einer der ersten Patrone zuzuwendenden Seite eines Gehäuseabschnitts des Spindeleinheits-Gehäuses korrespondierende Verbindungselemente wenigstens einer Steckverbindung zur Übertragung von flüssigem oder gasförmigem Fluid, elektrischer Leistung und/oder elektrischen Signalen angeordnet sind. Durch die Auslegung als Steckverbindung wird der erforderliche Anschluss beim Zusammenbau der Komponenten selbsttätig hergestellt, so dass keine gesonderten Montageschritte zur Herstellung von elektrischen und/oder fluidischen Verbindungen nötig sind. Durch die Ausgestaltung als Steckverbindung ist ein Austausch der ersten Patrone deutlich schneller und einfacher möglich als wenn mehrere Leitungen einzeln ab- und wieder angesteckt werden müssten.In some embodiments, connection problems are particularly conveniently solved by having corresponding connecting elements of at least one plug connection for the transmission of liquid or gaseous fluid, electrical power, on a side of the first cartridge facing the second cartridge and on a side of a housing section of the spindle unit housing facing the first cartridge and / or electrical signals are arranged. Due to the design as a plug-in connection, the required connection is made automatically when the components are assembled, so that no separate assembly steps are required to make electrical and / or fluidic connections. The design as a plug-in connection means that the first cartridge can be exchanged much more quickly and easily than if several lines had to be individually disconnected and reconnected.
Das Patronen-Konzept kann mit unterschiedlichen Antriebsarten des Drehantriebs und/oder des Aufweitantriebs umgesetzt werden. Gemäß einer Weiterbildung ist als Aufweitantrieb ein Torquemotor vorgesehen, der direkt in das zweite Patronengehäuse eingebaut wird. Dadurch kann der Aufweitantrieb möglichst kurz und damit auch leicht ausgelegt sein. Der Torquemotor kann mit einem Drehgeber gekoppelt sein, vorzugsweise mit einem multiturn-fähigen Absolutgeber hoher Auflösung. Der rotierende Teil des Torquemotors kann eine Gewindespindel antreiben, um aus der rotativen Bewegung eine lineare Bewegung zu erzeugen, die dann auf die im Inneren der Spindelwelle verlaufende Zustellstange wirkt.The cartridge concept can be implemented with different drive types of the rotary drive and / or the expansion drive. According to a further development, a torque motor is provided as the expansion drive, which is installed directly in the second cartridge housing. As a result, the expansion drive can be designed to be as short as possible and therefore also light. The torque motor can be coupled with a rotary encoder, preferably with a multiturn-capable, high-resolution absolute encoder. The rotating part of the torque motor can drive a threaded spindle in order to generate a linear movement from the rotary movement, which then acts on the feed rod running inside the spindle shaft.
Der Torquemotor ist ein Beispiel für einen elektrischen Direktantrieb. Alternativ zum Torquemotor kann der Antrieb auch ein anderer elektrischer Direktantrieb sein, z.B. ein Tauchspulenmotor, der keine Gewindespindel oder Ähnliches zur Umsetzung der Bewegungsrichtung benötigt. Es ist auch möglich, als Drehantrieb einen Servomotor zu verwenden.The torque motor is an example of a direct electric drive. As an alternative to the torque motor, the drive can also be another electrical direct drive, e.g. a moving coil motor that does not require a threaded spindle or the like to convert the direction of movement. It is also possible to use a servomotor as a rotary drive.
Zur weiteren Erleichterung von Montage- sowie Wartungs- und Reparaturarbeiten ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass im Patronengehäuse der ersten Patrone Fluidkanäle zur Durchleitung von Fluid, insbesondere von Kühlfluid für den Drehantrieb, ausgebildet sind. Dadurch kann unmittelbar das Patronengehäuse der ersten Patrone gekühlt und die Wärme über das Patronengehäuse aus dem Bereich des Drehantriebs abgeführt werden. Dadurch kann gegebenenfalls auf eine Kühleinrichtung am Drehantrieb selbst verzichtet werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Drehantrieb kompakt zu bauen, der dann gemeinsam mit der ersten Patrone demontiert werden kann, ohne dass ein Servicetechniker Schlauchverbindungen lösen muss.To further facilitate assembly as well as maintenance and repair work, it is provided in some embodiments that fluid channels for the passage of fluid, in particular cooling fluid for the rotary drive, are formed in the cartridge housing of the first cartridge. As a result, the cartridge housing of the first cartridge can be cooled directly and the heat can be dissipated from the area of the rotary drive via the cartridge housing. As a result, a cooling device on the rotary drive itself can possibly be dispensed with. This makes it possible to build the rotary drive compactly, which can then be dismantled together with the first cartridge without a service technician having to loosen the hose connections.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass im Spindeleinheits-Gehäuse Fluidkanäle zur Durchleitung von Fluid ausgebildet sind. Es können z.B. Fluidkanäle zur Durchleitung von Kühlfluid für den Drehantrieb vorgesehen sein. Dadurch kann unmittelbar das Spindeleinheits-Gehäuse gekühlt und die Wärme über das Spindeleinheits-Gehäuse zum Beispiel aus dem Bereich des Drehantriebs abgeführt werden. Dadurch kann gegebenenfalls auf eine Kühleinrichtung und/oder Kühlmittelkanäle an der ersten Patrone und/oder am Drehantrieb selbst verzichtet werden. Alternativ oder zusätzlich können Fluidkanäle zur Durchleitung von Fluid zum Honwerkzeug und zurück vom Honwerkzeug vorgesehen sein.Alternatively or in addition, it can be provided that fluid channels for the passage of fluid are formed in the spindle unit housing. It can, for example, fluid channels for the passage of Cooling fluid can be provided for the rotary drive. As a result, the spindle unit housing can be cooled directly and the heat can be dissipated via the spindle unit housing, for example from the area of the rotary drive. As a result, a cooling device and / or coolant channels on the first cartridge and / or on the rotary drive itself can possibly be dispensed with. Alternatively or additionally, fluid channels can be provided for conveying fluid to the honing tool and back from the honing tool.
FigurenlisteFigure list
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
- 1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer Honmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine an der Tragestruktur der Honmaschine angeordnete Honeinheit und Komponenten eines Rundtisch-Transportsystems;
- 3 zeigt einen Schnitt entlang der y-z-Ebene durch eine Einstelleinheit eines Ausrichtungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel:
- 4 zeigt einen Schnitt parallel zur x-y-Ebene durch die Einstelleinheit aus 3
- 5 zeigt eine Explosionsdarstellung der Einstelleinheit der 3 und 4;
- 6 zeigt die Auswechslung von Komponenten eines Aufweitsystems, bei dem der Aufweitantrieb in einer auswechselbaren Patrone angeordnet ist;
- 7 zeigt die Auswechslung der Spindelwelle und anderer Komponenten der Spindeleinheit, wobei der Drehantrieb in einer auswechselbaren Patrone angeordnet ist;
- 8 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht der den Drehantrieb enthaltenden Patrone, die an ihrer Oberseite Stecker von Steckverbindungen zum elektrischen und fluidischen Anschluss von Komponenten der Patrone aufweist; und
- 9A bis 9Dzeigen Besonderheiten der verfügbaren Hublänge und Hublagen der Ausführungsform.
Further advantages and aspects of the invention emerge from the claims and from the following description of preferred exemplary embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures. - 1 shows an oblique perspective view of a honing machine according to an embodiment;
- 2 shows a vertical section through a honing unit arranged on the support structure of the honing machine and components of a rotary table transport system;
- 3 shows a section along the yz plane through an adjustment unit of an alignment system according to an embodiment:
- 4th shows a section parallel to the xy plane through the adjustment unit 3
- 5 shows an exploded view of the adjustment unit of 3 and 4th ;
- 6th shows the replacement of components of an expansion system in which the expansion drive is arranged in a replaceable cartridge;
- 7th shows the replacement of the spindle shaft and other components of the spindle unit, the rotary drive being arranged in a replaceable cartridge;
- 8th shows an oblique perspective view of the cartridge containing the rotary drive, which on its upper side has plugs of plug connections for the electrical and fluidic connection of components of the cartridge; and
- 9A to 9 D show special features of the available stroke length and stroke positions of the embodiment.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Die 1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer Honmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. 2 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine an der Tragestruktur der Honmaschine angeordnete Honeinheit und Komponenten eines Rundtisch-Transportsystems. In der gezeigten Konfiguration hat die Honmaschine nur eine einzige Honeinheit. Eine zweite Tragestruktur mit einer zweiten Honeinheit zur Bearbeitung derselben Werkstücke kann vorgesehen sein.The 1 shows an oblique perspective view of a honing machine 100 according to an embodiment. 2 shows a vertical section through a honing unit arranged on the support structure of the honing machine and components of a rotary table transport system. In the configuration shown, the honing machine only has a single honing unit. A second support structure with a second honing unit for machining the same workpieces can be provided.
Die Honmaschine 100 hat eine im Wesentlichen rechteckige Maschinenbasis 110 mit einem Gestell und einer Basisplatte, die bei fertig eingerichteter Honmaschine horizontal ausgerichtet ist oder sein sollte. Die rechteckförmige Basisplatte ist in der parallel zur y-Achse des Maschinenkoordinatensystems MKS verlaufenden ersten Richtung (Längsrichtung) etwas länger als in der senkrecht dazu parallel zur x-Achse des Maschinenkoordinatensystems verlaufenden zweiten Richtung (Querrichtung). Nahe der Rückseite 114 der Maschinenbasis ist in der Nähe einer der Längskanten ein vertikaler Ständer 120 angeordnet, der fest mit der Maschinenbasis verschraubt ist. Der vertikale Ständer dient als Tragestruktur 120 für eine Honeinheit 130, die im Bereich der Vorderseite der Tragestruktur an dieser montiert ist.The honing machine 100 has a substantially rectangular machine base 110 with a frame and a base plate, which is or should be aligned horizontally when the honing machine is fully set up. The rectangular base plate is slightly longer in the first direction (longitudinal direction) running parallel to the y-axis of the machine coordinate system MKS than in the second direction (transverse direction) running perpendicular thereto, parallel to the x-axis of the machine coordinate system. Near the back 114 the machine base is a vertical stand near one of the longitudinal edges 120 arranged, which is firmly screwed to the machine base. The vertical stand serves as a support structure 120 for one honing unit 130 , which is mounted in the area of the front of the support structure on this.
Ein wesentlicher Bestandteil der Honeinheit ist eine Spindeleinheit 150, in der eine Spindelwelle 152 drehbar gelagert ist. Zum Antrieb der Spindelwelle ist ein in die Spindeleinheit integrierter Drehantrieb bzw. Spindelmotor integriert, der die Spindelwelle um die Spindelachse 155, d.h. um die Rotationsachse der Spindelwelle 152, mit vorgegebenem Drehzahlprofil antreiben kann. Die Spindelwelle 152 weist an einem werkzeugseitigen Ende 153, das auch als Spindelnase bezeichnet wird, eine Einrichtung (Werkzeugaufnahme) zum Befestigen eines Honwerkzeugs 190 auf.An essential part of the honing unit is a spindle unit 150 , in which a spindle shaft 152 is rotatably mounted. To drive the spindle shaft, a rotary drive or spindle motor is integrated into the spindle unit, which moves the spindle shaft around the spindle axis 155 , ie around the axis of rotation of the spindle shaft 152 , can drive with a specified speed profile. The spindle shaft 152 points at a tool-side end 153 , which is also referred to as a spindle nose, a device (tool holder) for attaching a honing tool 190 on.
Die Spindeleinheit 150 ist auf der Oberseite bzw. Vorderseite einer Schlittenplatte 165 montiert. Die Schlittenplatte wird von einem Schlittenkasten 160 getragen, der als Grundträger der Honeinheit dient. Zwischen dem durch den Schlittenkasten gebildeten Grundträger 160 und der Schlittenplatte 165 bzw. der davon getragenen Spindeleinheit ist ein (in den Darstellungen nicht sichtbares) Linearführungssystem zur Führung einer linearen Hubbewegung der Spindeleinheit 150 gegenüber dem Grundträger 160 vorgesehen. Der Hubantrieb weist im Beispielsfall einen elektrischen Linearmotor mit einem Primärteil und einem Sekundärteil auf, die relativ zueinander parallel zur Längsrichtung des Längsführungssystems (idealer Weise auch parallel zur Spindelachse 155) verfahrbar sind.The spindle unit 150 is on the top or front of a slide plate 165 assembled. The slide plate is supported by a slide box 160 worn, which serves as the base carrier of the honing unit. Between the base carrier formed by the slide box 160 and the slide plate 165 or the spindle unit carried by it is a linear guide system (not visible in the illustrations) for guiding a linear stroke movement of the spindle unit 150 towards the base support 160 intended. In the example, the lifting drive has an electric linear motor with a primary part and a secondary part which, relative to one another, are parallel to the longitudinal direction of the longitudinal guide system (ideally also parallel to the spindle axis 155 ) are movable.
Im Beispielsfall ist das mit elektrischem Strom betriebene Primärteil auf Seiten der Schlittenplatte bzw. der ebenfalls mit Strom betriebenen Spindeleinheit 150 angebracht, während innerhalb des Grundträgers 160 eine Reihe von Permanentmagneten angeordnet ist. Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich.In the example, the primary part operated with electricity is on the side of the slide plate or the spindle unit, which is also operated with electricity 150 attached while within the base support 160 a series of permanent magnets is arranged. A reverse arrangement is also possible.
Das Linearführungssystem weist Führungsschienen auf, die am Grundträger 160 angebracht sind. Die korrespondierenden Führungsschuhe sind an der Unterseite der Schlittenplatte 165 angeordnet. Es gibt auch Ausführungsformen, bei denen die Führungsschuhe, die auf den Führungsschienen abgleiten, ohne Zwischenschaltung einer den Führungsschuhen gemeinsamen Schlittenplatte an individuellen Befestigungsflächen der Spindeleinheit befestigt sind.The linear guide system has guide rails that are attached to the base support 160 are appropriate. The corresponding guide shoes are on the underside of the slide plate 165 arranged. There are also embodiments in which the guide shoes, which slide on the guide rails, are fastened to individual fastening surfaces of the spindle unit without the interposition of a slide plate common to the guide shoes.
Die Honmaschine 100 ist mit einem Werkstück-Transportsystem 180 ausgestattet, das einen Rundtisch bzw. Rundschalttisch aufweist. Beim dargestellten Rundtisch-Transportsystem ist eine horizontal ausgerichtete Tischplatte 184 vorgesehen, die mithilfe eines unterhalb der Tischplatte angeordneten Drehantriebs um eine nominell vertikale (parallel zur z-Richtung des Maschinenkoordinatensystems) ausgerichtete Rotationsachse 185 um vordefinierte Winkelschritte gedreht werden kann. Auf einem Teilkreis um die Rotationsachse 185 herum sind mehrere (im Beispielsfall sechs) Werkstückaufnahmen 182 zur Aufnahme jeweils eines Werkstücks W vorgesehen. Beim Transportieren dreht sich die Tischplatte um einen bestimmten Winkel (hier 60°) um die fest im Raum positionierte Rotationsachse 185, um schrittweise nacheinander jeweils ein Werkstück W so in einer Bearbeitungsposition unter der Honeinheit 130 anzuordnen, dass die Spindelachse 155 möglichst gut mit der Bohrungsachse im Werkstück W übereinstimmt. Im Idealfall sind alle Werkstückaufnahmen möglichst im gleichen Abstand von der Rotationsachse 185 und möglichst im gleichen Umfangsabstand zueinander montiert. Wenn mithilfe des Rundtisch-Transportsystems 180 mehrere Honeinheiten bzw. mehrere Honstationen bedient werden, so müssen alle Honeinheiten möglichst so ausgerichtet werden, dass in jeglicher Transportstellung ein möglichst geringer Abstand der tatsächlichen Rotationsachse des Spindelmotors zur Bohrungsachse im Werkstück gegeben ist. The honing machine 100 is with a workpiece transport system 180 equipped, which has a rotary table or rotary indexing table. The rotary table transport system shown has a horizontally aligned table top 184 provided with the help of a rotary drive arranged below the table top around a nominally vertical axis of rotation (parallel to the z-direction of the machine coordinate system) 185 can be rotated by predefined angular steps. On a pitch circle around the axis of rotation 185 around there are several (in the example six) workpiece holders 182 for receiving a workpiece W in each case. During transport, the table top rotates through a certain angle (here 60 °) around the axis of rotation that is fixed in space 185 in order to place one workpiece W so one after the other in a machining position under the honing unit 130 to arrange that the spindle axis 155 coincides as closely as possible with the axis of the hole in the workpiece W. In the ideal case, all workpiece holders are as far as possible at the same distance from the axis of rotation 185 and if possible mounted at the same circumferential distance from one another. If using the rotary table transport system 180 If several honing units or several honing stations are operated, then all honing units must be aligned as far as possible so that in any transport position there is as little distance as possible between the actual axis of rotation of the spindle motor and the axis of the bore in the workpiece.
Dies bedeutet, dass alle Honeinheiten in der Honmaschine entsprechend ausgerichtet werden müssen.This means that all honing units in the honing machine must be aligned accordingly.
Die Honeinheit 130 ist mithilfe von zwei Befestigungseinheiten 210-1, 210-2 an der Vorderseite des Ständers bzw. der Tragestruktur 120 befestigt. Die Befestigungseinheiten stellen dabei eine mechanische Verbindung zwischen dem maschinenfesten Ständer 120 (Tragestruktur 120) und dem Grundträger 160 der Honeinheit 130 dar. Der in z-Richtung gemessene vertikale Abstand 212 zwischen den wirksamen Mitten der Befestigungseinheiten 210-1, 210-2 beträgt im Beispielsfall mehr als 30%, insbesondere mehr als 40% und/oder weniger als 90% oder weniger als 80% der in Vertikalrichtung gemessene Länge des Grundträgers 160. Die Befestigungseinheiten sind nicht an den äußeren Enden des Grundträgers 160 angeordnet, sondern nach innen versetzt. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung in der Art, dass die Befestigungseinheiten so positioniert sind, dass die Führungsschuhe, die sich an der die Spindeleinheit tragenden Schlittenplatte befinden, einen möglichst geringen Abstand zu den Befestigungseinheiten haben, wenn sich die Spindeleinheit in einer für die Bearbeitung vorgesehenen Hubposition befindet. Dann können insbesondere die bei einer oszillierenden Hubbewegung auftretenden dynamischen Kräfte besonders gut aufgenommen werden.The honing unit 130 is by means of two fastening units 210-1 , 210-2 on the front of the stand or the support structure 120 attached. The fastening units provide a mechanical connection between the machine-fixed stand 120 (Support structure 120 ) and the base carrier 160 the honing unit 130 The vertical distance measured in the z-direction 212 between the effective centers of the fastening units 210-1 , 210-2 in the example is more than 30%, in particular more than 40% and / or less than 90% or less than 80% of the length of the base beam measured in the vertical direction 160 . The fastening units are not at the outer ends of the base support 160 arranged, but offset inwards. An arrangement such that the fastening units are positioned so that the guide shoes, which are located on the slide plate carrying the spindle unit, are as small as possible from the fastening units when the spindle unit is in a lifting position intended for processing is particularly advantageous is located. Then, in particular, the dynamic forces occurring during an oscillating stroke movement can be absorbed particularly well.
Die Befestigungseinheiten 210-1 und 210-2 fungieren gleichzeitig als erste Einstelleinheit 210-1 und zweite Einstelleinheit 210-2 eines Ausrichtsystems 200, dessen Komponenten wenigstens zum Teil zwischen der Tragestruktur 120 und dem Grundträger 160 angeordnet sind. Mithilfe des Ausrichtsystems 200 ist es möglich, sowohl die Position der Spindelachse 155 entlang von zwei zueinander senkrechten Translationsachsen als auch die Einstellung der Orientierung (Winkellage) der Spindelachsen in Bezug auf zwei zueinander senkrechte Rotationsachsen stufenlos und reversibel zu verstellen. Dadurch ist es möglich, die Spindeleinheit insgesamt so auszurichten, dass ihre Achse (Spindelachse 155) möglichst gut zur Achse der zu bearbeitenden Bohrung ausgerichtet ist.The fastening units 210-1 and 210-2 also act as the first setting unit 210-1 and second setting unit 210-2 an alignment system 200 , its components at least partially between the support structure 120 and the basic carrier 160 are arranged. With the help of the alignment system 200 it is possible both the position of the spindle axis 155 along two mutually perpendicular translation axes as well as the adjustment of the orientation (angular position) of the spindle axes in relation to two mutually perpendicular axes of rotation continuously and reversibly. This makes it possible to align the spindle unit as a whole in such a way that its axis (spindle axis 155 ) is aligned as well as possible to the axis of the hole to be machined.
Jede der Einstelleinheiten 210-1, 210-2 bietet genau zwei translatorische Einstell-Freiheitsgrade. Gemäß einem ersten Einstell-Freiheitsgrad kann die parallel zur ersten Richtung (y-Richtung) gemessene Bauhöhe der Einstelleinheit in gewissen Grenzen stufenlos und reversibel verändert werden, so dass der parallel zur ersten Richtung gemessene Abstand 214 zwischen der Tragestruktur 120 und dem Grundträger 160 der Honeinheit am Ort der Befestigungseinheit verändert werden kann. Hierfür sind erste Einstellelemente vorgesehen. Gemäß dem zweiten Einstell-Freiheitsgrad ist es möglich, die fest mit dem Grundträger 160 der Honeinheit 130 verbundenen Komponenten der Einstelleinheit gegenüber denjenigen Komponenten, die fest mit der Tragestruktur 120 verbunden sind, parallel zur zweiten Richtung (x-Richtung) stufenlos und reversibel zu verschieben. Hierfür sind zweite Einstellelemente vorgesehen. Es gibt Komponenten, die sowohl zu den ersten als auch zu den zweiten Einstellelementen gehören und somit eine Doppelfunktion haben (z.B. ein später noch erläutertes Keilelement).Each of the adjustment units 210-1 , 210-2 offers exactly two translational adjustment degrees of freedom. According to a first setting degree of freedom, the height of the setting unit measured parallel to the first direction (y-direction) can be changed continuously and reversibly within certain limits, so that the distance measured parallel to the first direction 214 between the support structure 120 and the basic carrier 160 the honing unit can be changed at the location of the fastening unit. First adjustment elements are provided for this. According to the second degree of freedom of adjustment, it is possible to fix the 160 the honing unit 130 connected components of the adjustment compared to those components that are firmly attached to the support structure 120 are connected to move continuously and reversibly parallel to the second direction (x-direction). Second setting elements are provided for this purpose. There are components that belong to both the first and the second setting elements and thus have a double function (eg a wedge element which will be explained later).
Diese zwei translatorischen Einstell-Freiheitsgrade verbunden mit dem Umstand, dass die beiden Einstelleinheiten 210-1, 210-2 in einem vertikalen Abstand 212 (gemessen entlang der z-Richtung bzw. der dritten Richtung) zueinander angeordnet sind, ermöglicht es, die Position der Spindelachse 155 entlang zweier zueinander senkrechter Translationsachsen (parallel zur ersten Richtung und parallel zur zweiten Richtung) einzustellen und unabhängig davon außerdem die Orientierung der Spindelachse 155 in Bezug auf zwei zueinander senkrechte Rotationsachsen (jeweils parallel zur ersten Richtung und zur zweiten Richtung) stufenlos und reversibel einzustellen.These two translational adjustment degrees of freedom are connected with the fact that the two adjustment units 210-1 , 210-2 at a vertical distance 212 (measured along the z- Direction or the third direction) are arranged to each other, allows the position of the spindle axis 155 along two mutually perpendicular translation axes (parallel to the first direction and parallel to the second direction) and independently of this also the orientation of the spindle axis 155 infinitely variable and reversible in relation to two mutually perpendicular axes of rotation (each parallel to the first direction and to the second direction).
Werden beispielsweise beide Einstelleinheiten 210-1, 210-2 in ihrer effektiven Bauhöhe so verstellt, dass der parallel zur ersten Richtung gemessene Abstand 214 zwischen Tragestruktur 120 und Grundträger 160 um den gleichen Betrag verändert wird, so ergibt sich eine Änderung der Position der Spindelachse 155 durch Parallelverschiebung in einer y-z-Ebene bzw. eine Translation der Spindelachse 155 in der ersten Richtung. Dies entspricht einer reinen Positionsänderung ohne Änderung der Orientierung.For example, both setting units 210-1 , 210-2 adjusted in their effective overall height so that the distance measured parallel to the first direction 214 between support structure 120 and basic carrier 160 is changed by the same amount, the result is a change in the position of the spindle axis 155 by parallel displacement in a yz plane or a translation of the spindle axis 155 in the first direction. This corresponds to a pure change in position without changing the orientation.
Wird an der ersten Einstelleinheit 210-1 keine oder eine andere Abstandsänderung eingestellt als an der zweiten Einstelleinheit 210-2, so ergibt sich dadurch eine Neigungsänderung der Spindelachse 155 innerhalb der y-z-Ebene, was einer Rotation der Spindelachse um eine virtuelle Rotationsachse führt, die parallel zu der zur y-z-Ebene senkrechten zweiten Richtung (x-Richtung) verläuft. Es ergibt sich somit eine Änderung der Orientierung.Used on the first setting unit 210-1 no change in distance or a different change in distance than set on the second setting unit 210-2 , this results in a change in the inclination of the spindle axis 155 within the yz plane, which leads to a rotation of the spindle axis around a virtual axis of rotation which runs parallel to the second direction (x direction) perpendicular to the yz plane. This results in a change in orientation.
Wird an der ersten Einstelleinheit 210-1 und an der zweiten Einstelleinheit 210-2 eine Verschiebung parallel zur zweiten Richtung (x-Richtung) um den gleichen Verschiebungsweg eingestellt, so ergibt sich eine Parallelverschiebung der Spindelachse in einer x-z-Ebene bzw. eine Translation der Spindelachse 155 in der zweiten Richtung. Dies entspricht einer reinen Positionsänderung ohne Änderung der Orientierung.Used on the first setting unit 210-1 and on the second setting unit 210-2 If a displacement is set parallel to the second direction (x-direction) by the same displacement path, a parallel displacement of the spindle axis in an xz plane or a translation of the spindle axis results 155 in the second direction. This corresponds to a pure change in position without changing the orientation.
Werden an der ersten Einstelleinheit 210-1 und an der zweiten Einstelleinheit 210-2 ungleich lange Verschiebungswege eingestellt, so resultiert dies in einer Neigungsverstellung der Spindelachse in einer x-z-Ebene, was einer Rotation um eine virtuelle Rotationsachse entspricht, die parallel zur ersten Richtung verläuft.Are on the first setting unit 210-1 and on the second setting unit 210-2 If unequal long displacement paths are set, this results in an inclination adjustment of the spindle axis in an xz plane, which corresponds to a rotation about a virtual axis of rotation which runs parallel to the first direction.
Die räumliche Lage der sich eventuell ergebenden virtuellen Rotationsachsen ist nicht festgelegt, sondern sie variiert in Abhängigkeit von den Verhältnissen der an den beiden Einstelleinheiten vorgenommenen Veränderungen.The spatial position of the virtual axes of rotation that may result is not fixed, but rather it varies as a function of the relationships between the changes made to the two setting units.
Nachfolgend werden nun mit zusätzlichem Bezug auf die 3 bis 5 Einzelheiten des Aufbaus der ersten Einstelleinheit 210-1 bzw. der ersten Befestigungseinheit 210-1 des Ausrichtsystems 200 näher erläutert. Dabei zeigt 3 einen Schnitt entlang der y-z-Ebene durch die Einstelleinheit, 4 zeigt einen Schnitt parallel zur x-y-Ebene und 5 zeigt eine Explosionsdarstellung der ersten Einstelleinheit 210-1. Die zweite Einstelleinheit 210-2 kann identisch oder nahezu identisch aufgebaut sein.With additional reference to the 3 to 5 Details of the structure of the first setting unit 210-1 or the first fastening unit 210-1 of the alignment system 200 explained in more detail. It shows 3 a section along the yz plane through the setting unit, 4th shows a section parallel to the xy plane and 5 shows an exploded view of the first adjustment unit 210-1 . The second adjustment unit 210-2 can be constructed identically or almost identically.
Die Einstelleinheit 210-1 umfasst ein aus mehreren Komponenten bestehendes Basiselement 220, das dafür ausgebildet ist, fest an der Tragestruktur 120 der Honmaschine oder an einer fest mit der Tragestruktur verbundenen Adaptereinheit montiert zu werden. Weiterhin ist ein Keilelement 230 vorgesehen, welches eine dem Basiselement 220 zugewandte ebene erste Keilfläche 231 sowie eine ebene zweite Keilfläche 232 aufweist, die im montierten Zustand dem Grundträger 160 zugewandt ist. Die Keilflächen 231, 232 des relativ flachen Keils schließen einen Keilwinkel 233 von ca. 5° bis 6° ein. Im zusammengebauten Zustand liegt die ebene erste Keilfläche 231 flächig an einer ihr zugewandten ebenen Gleitfläche 221 des Basiselements 220 an. Eine Relativverschiebung des Keilelements 230 relativ zu dieser Gleitfläche 221 des Basiselements entlang einer parallel zur x-Richtung (zweite Richtung) verlaufende Verschiebungsrichtung 238 ist konstruktiv vorgesehen, Relativbewegungen in anderen Richtungen sind konstruktiv unterbunden. Die zur Betätigung dieser Relativverschiebung vorgesehenen Betätigungseinrichtungen zur Verschiebung des Keilelements 230 in der Verschiebungsrichtung und zum Positionieren des Keilelements in einer Zielposition werden später noch erläutert.The setting unit 210-1 comprises a base element consisting of several components 220 , which is designed for this, firmly to the support structure 120 of the honing machine or to be mounted on an adapter unit permanently connected to the support structure. There is also a wedge element 230 provided, which one the base element 220 facing flat first wedge surface 231 as well as a flat second wedge surface 232 having, in the assembled state, the base support 160 is facing. The wedge surfaces 231 , 232 of the relatively flat wedge close a wedge angle 233 from approx. 5 ° to 6 °. In the assembled state, the flat first wedge surface lies 231 flat on a flat sliding surface facing it 221 of the base element 220 on. A relative displacement of the wedge element 230 relative to this sliding surface 221 of the base element along a displacement direction running parallel to the x-direction (second direction) 238 is provided by the design, relative movements in other directions are prevented by the design. The actuating devices provided for actuating this relative displacement for displacing the wedge element 230 in the direction of displacement and for positioning the wedge element in a target position will be explained later.
Zum Basiselement 220 gehört eine Kugelpfanne 222, die als Basis der Befestigungseinheit dient und dafür vorgesehen ist, mit der Tragestruktur der Honmaschine an der dafür vorgesehenen Befestigungsposition fest verschraubt zu werden. Bei manchen Ausführungsformen wird zwischen der Kugelpfanne und der Tragestruktur noch eine Adaptereinheit mit passenden Montage-Schnittstellen zwischengeschaltet. Zur Lageorientierung der Kugelpfanne 222 an der Tragestruktur 120 oder einem zur Verbindung mit der Tragestruktur vorgesehenen Adapter kann ein Zylinderstift genutzt werden. Dieser Zylinderstift kann die rotative Position der Kugelpfanne in einer Passbohrung der Tragestruktur bzw. eines Adapters definieren.To the basic element 220 belongs to a ball socket 222 , which serves as the base of the fastening unit and is intended to be firmly screwed to the support structure of the honing machine at the intended fastening position. In some embodiments, an adapter unit with suitable assembly interfaces is also interposed between the ball socket and the support structure. For orientation of the ball socket 222 on the support structure 120 or an adapter provided for connection to the support structure, a cylindrical pin can be used. This cylindrical pin can define the rotative position of the ball socket in a fitting bore in the support structure or in an adapter.
An der dem Keilelement zugewandten Seite ist eine sphärisch gekrümmte Gleitfläche 223 ausgebildet. In der Kugelpfanne 222 liegt im montierten Zustand eine Kugelscheibe 224. Diese hat an der der Kugelpfanne zugewandten Seite eine zur Gleitfläche 223 korrespondierende konvexe sphärische Gleitfläche 225 und an der dem Keilelement zugewandten Seite die ebene Gleitfläche 221. Eine freie Rotation der Kugelscheibe 224 in der Kugelpfanne 222 wird dadurch verhindert, dass die Kugelpfanne zwei Zylinderstifte 228 aufweist, die in einer Nut in der Kugelscheibe 224 laufen. Somit ist nur eine begrenzte Rotation um eine parallel zur zweiten Richtung verlaufende Rotationsachse möglich.On the side facing the wedge element is a spherically curved sliding surface 223 educated. In the ball socket 222 there is a spherical disk in the assembled state 224 . This has a sliding surface on the side facing the ball socket 223 corresponding convex spherical sliding surface 225 and on the side facing the wedge element, the flat sliding surface 221 . Free rotation of the spherical disk 224 in the ball socket 222 becomes this prevents the ball socket from having two straight pins 228 has, which is in a groove in the spherical disk 224 to run. Thus, only a limited rotation about an axis of rotation running parallel to the second direction is possible.
Beim Zusammenbau wird auf der Kugelscheibe 224 das Keilelement 230 aufgelegt. Dieses Keilelement kann seitlich in der Verschiebungsrichtung (parallel zur x-Richtung) verschoben werden, um die parallel zur y-Richtung gemessene Bauhöhe des Einstellelements stufenlos und reversibel einstellen zu können. Einerseits sollte der Winkel des Keilelements 230 flach genug sein, damit es sich im Bereich der Selbsthemmung bewegt. Dies bedeutet hier, dass eine Laständerung auf dem Keilelement keine seitliche Verschiebung des Keilelements auslösen soll. Andererseits sollte der Winkel des Keilelements jedoch auch steil genug sein, damit mit dem zur Verfügung stehenden seitlichen Verschiebungsweg des Keilelements 230 ein ausreichender Verstellbereich in der Höhe des Keilelements vorhanden ist. Beim Ausführungsbeispiel ist der Keilwinkel 223 so bemessen, dass ein ganzzahliges Verhältnis zwischen einer seitlichen Verschiebung des Keilelements und der damit verursachten Höhenänderung der Befestigungseinheit bzw. der Einstelleinheit einhergeht. Als gut geeignet hat sich ein Keil mit einem entsprechenden Verhältnis von 1:10 erwiesen, so dass eine Verschiebung um 1 mm eine Höhenänderung um 0.1 mm verursacht.When assembling, is on the spherical disk 224 the wedge element 230 hung up. This wedge element can be shifted laterally in the direction of displacement (parallel to the x-direction) in order to be able to adjust the height of the setting element, measured parallel to the y-direction, continuously and reversibly. On the one hand, the angle of the wedge element should be 230 be flat enough that it moves in the self-locking area. This means here that a change in load on the wedge element should not trigger any lateral displacement of the wedge element. On the other hand, however, the angle of the wedge element should also be steep enough to allow for the available lateral displacement path of the wedge element 230 there is sufficient adjustment range at the height of the wedge element. In the exemplary embodiment, the wedge angle is 223 dimensioned in such a way that there is an integer ratio between a lateral displacement of the wedge element and the resulting change in height of the fastening unit or the adjustment unit. A wedge with a corresponding ratio of 1:10 has proven to be well suited, so that a displacement of 1 mm causes a height change of 0.1 mm.
Zur Erleichterung der Handhabung der Komponenten beim Zusammenbau sind zwei Zuganker 229 vorgesehen. Diese üben jeweils über eine Schraubenfeder einen geringen Druck auf das Keilelement 230 aus, so dass dieses sich auf der Kugelscheibe 224 abstützt und somit verhindert, dass bei der Montage das Keilelement von der Kugelscheibe abhebt.To make it easier to handle the components during assembly, there are two tie rods 229 intended. These each exert a slight pressure on the wedge element via a helical spring 230 so that this is on the spherical disk 224 and thus prevents the wedge element from lifting off the spherical washer during assembly.
In der fest montierten Kugelpfanne 222 ist ein im Wesentlichen quaderförmiger Halteklotz 226 fest montiert. Im Halteklotz sitzt ein Auflagebolzen 227, auf dem sich beim Anbauen der Honeinheit 130 an die Befestigungseinheit 210-1 der Grundträger 160 abstützen kann, um bei der Montage die Masse der Honeinheit gegen die Erdanziehungskraft auszugleichen. Der Auflagebolzen 227 hat an seiner der Honeinheit zugewandten Seite eine runde Außenkontur. Der Grundträger 160 hat an seiner der Befestigungseinheit zugewandten Seite eine rechteckige Tasche bzw. Ausnehmung 162 zum Aufnehmen des Auflagebolzens, der im aufgenommenen Zustand mit der rechteckigen Tasche im Idealfall einen Linienkontakt (oder bei größeren Schrägstellungen einen Punktkontakt) bildet, so dass auch bei Schrägstellung der Honeinheit kein Zwang ausgeübt wird.In the permanently mounted ball socket 222 is an essentially cuboid retaining block 226 permanently mounted. A support bolt sits in the retaining block 227 , on which the honing unit 130 to the fastening unit 210-1 the basic carrier 160 can support in order to balance the mass of the honing unit against the force of gravity during assembly. The support bolt 227 has a round outer contour on the side facing the honing unit. The basic carrier 160 has a rectangular pocket or recess on its side facing the fastening unit 162 to accommodate the support bolt, which ideally forms a line contact with the rectangular pocket when it is picked up (or a point contact in the case of larger inclinations) so that no constraint is exerted even when the honing unit is inclined.
An der oberen Befestigungseinheit 210-1 ist der Auflagebolzen 227 relativ eng in dieser Tasche am Grundträger 160 eingepasst, um die Position der Honeinheit in der Honmaschine bei der Montage schon relativ genau festzulegen. An der unteren Befestigungseinheit 210-2 ist die Tasche am Grundträger 160 der Honeinheit etwas größer, so dass auch hier kein Zwang auf die Honeinheit ausgeübt wird.On the upper fastening unit 210-1 is the support bolt 227 relatively tight in this pocket on the base carrier 160 fitted in order to determine the position of the honing unit in the honing machine relatively precisely during assembly. On the lower fastening unit 210-2 is the bag on the base carrier 160 the honing unit is somewhat larger, so that no pressure is exerted on the honing unit here either.
Im Keilelement 230 sind an gegenüberliegenden Seiten der zum Durchlassen des Halteklotzes 226 vorgesehenen echteckigen Aussparung Gewindebohrungen vorgesehen, die im Wesentlichen parallel zu der zweiten Richtung orientiert sind. In die Gewindebohrungen sind Stellschrauben 240-1, 240-2 eingeschraubt, die als Betätigungselemente einer Betätigungseinrichtung zur Verschiebung des Keilelements 230 in der Verschiebungseinrichtung 238 dienen. Mithilfe dieser Stellschrauben kann das Keilelement gegen den (maschinenfest angebrachten) Halteklotz 226 in Verschiebungsrichtung 238 verschoben werden. Durch Verschiebung des Keilelements wird die Höhenverstellung des Befestigungselements und damit die Abstandsverstellung (in y-Richtung) zwischen Tragestruktur und Grundträger der Honeinheit am Ort der Einstelleinheit bewirkt. Ist die gewünschte Zielposition erreicht, hält das Keilelement aufgrund von Selbsthemmung diese Position selbsttätig. Das Keilelement kann jedoch durch Festziehen der gegeneinander wirkenden Stellschrauben zusätzlich in dieser Position fixiert werden.In the wedge element 230 are on opposite sides of the for the passage of the retaining block 226 provided rectangular recess threaded bores are provided which are oriented substantially parallel to the second direction. Adjusting screws are in the threaded holes 240-1 , 240-2 screwed in, acting as actuating elements of an actuating device for moving the wedge element 230 in the displacement device 238 serve. With the help of these set screws, the wedge element can be pressed against the (machine-fixed) retaining block 226 in the direction of displacement 238 be moved. By shifting the wedge element, the height adjustment of the fastening element and thus the distance adjustment (in the y-direction) between the support structure and the base carrier of the honing unit is effected at the location of the adjustment unit. Once the desired target position has been reached, the wedge element holds this position automatically due to its self-locking mechanism. However, the wedge element can also be fixed in this position by tightening the opposing set screws.
Am Grundkörper 160 ist an der zum Anbringen der Befestigungseinheit bzw. Einstelleinheit 210-1 vorgesehenen Stelle eine plane Schrägfläche 164 ausgebildet, die im montierten Zustand als Gleitfläche mit der zweiten Keilfläche 232 zusammenwirkt. Im Grundträger 160 der Honeinheit sind weiterhin parallel zur x-Richtung verlaufende Gewindebohrungen eingebracht, in denen Stellschrauben 250-1, 250-2 sitzen. Diese stützen sich ebenfalls am (maschinenfest montierten) Halteklotz 226 ab. Durch Betätigung der Stellschrauben 250-1, 250-2 ist eine Verschiebung des Grundträgers 160 der Honeinheit gegenüber der maschinenfesten Tragestruktur 120 parallel zur Verschiebungsrichtung 238 möglich. Dabei gleiten die ebene zweite Keilfläche 232 und die gegenüberliegende ebene Schrägfläche 164 am Grundträger aneinander ab. Da hiermit eine minimale Abstandsänderung in y-Richtung einhergeht, sollten auch die Stellschrauben 240-1, 240-2 zur Kompensation in gleichem Maße verstellt werden.On the main body 160 is on the for attaching the fastening unit or adjustment unit 210-1 provided place a flat inclined surface 164 formed, which in the assembled state as a sliding surface with the second wedge surface 232 cooperates. In the basic carrier 160 The honing unit is also provided with threaded bores running parallel to the x-direction, in which adjusting screws 250-1 , 250-2 to sit. These are also supported on the (machine-fixed) retaining block 226 from. By operating the adjusting screws 250-1 , 250-2 is a shift in the basic support 160 the honing unit compared to the machine-fixed support structure 120 parallel to the direction of displacement 238 possible. The second flat wedge surface glides 232 and the opposite flat inclined surface 164 on the base support against each other. Since this is accompanied by a minimal change in distance in the y-direction, the adjusting screws should also 240-1 , 240-2 can be adjusted to the same extent for compensation.
Vorteilhaft ist eine Gestaltung in der Art, dass sich ein festes Maß der Verschiebung pro Umdrehung der Stellschraube ergibt. Beispielsweise ergibt bei einer Gewindesteigung von 1 mm eine volle Umdrehung der Stellschraube 250-2 eine Verschiebung um 1 mm. Durch Nachmessen der Positionen der Teile zueinander kann die jeweils eingestellte Position abgelesen werden und der noch vorhandene erforderliche Verstellweg kann abgeschätzt werden.A design is advantageous in such a way that there is a fixed amount of displacement per revolution of the adjusting screw. For example, with a thread pitch of 1 mm, one full turn of the adjusting screw results 250-2 a shift of 1 mm. By measuring the positions of the parts in relation to one another, the respective set position can be read off and the adjustment path that is still required can be estimated.
Die Grundeinstellung der Befestigungseinheiten 210-1, 210-2 ist die theoretische Mitte, so dass bei Abwesenheit aller Fertigungstoleranzen der Honmaschine in dieser Position die Achse des Spindelmotors, also die Spindelachse 155, genau fluchtend zur Bohrungsachse im Werkstück laufen würde. Ausgehend von dieser Mittellage kann sowohl die Höhe der Einstelleinheiten parallel zur ersten Richtung (y-Richtung) als auch der seitliche Versatz durch relative Verschiebung parallel zur zweiten Richtung (x-Richtung) mithilfe der Stellschrauben 240-1, 240-2 bzw. 250-1, 250-2 unabhängig voneinander reversibel eingestellt werden. Eine seitliche Verschiebung parallel zur x-Richtung ergibt sich dabei durch die Stellschrauben 250-1, 250-2 im Grundträger. Die Einstellung der Höhe der Befestigungseinheit in y-Richtung ergibt sich durch die Stellschrauben bzw. Abdrückschrauben 240-1, 240-2 im Keilelement 230.The basic setting of the fastening units 210-1 , 210-2 is the theoretical center, so that in the absence of all manufacturing tolerances of the honing machine, the axis of the spindle motor, i.e. the spindle axis, is in this position 155 , would run exactly in line with the hole axis in the workpiece. Starting from this central position, both the height of the adjustment units can be set parallel to the first direction (y-direction) and the lateral offset by relative displacement parallel to the second direction (x-direction) using the adjusting screws 240-1 , 240-2 or 250-1, 250-2 can be reversibly set independently of one another. A lateral shift parallel to the x-direction results from the adjusting screws 250-1 , 250-2 in the base carrier. The adjustment of the height of the fastening unit in the y-direction results from the adjusting screws or jacking screws 240-1 , 240-2 in the wedge element 230 .
Um die Position der Honeinheit relativ zur Bohrungsachse im Werkstück zu verändern, werden die obere Einstelleinheit 210-1 und die untere Einstelleinheit 210-2 in die jeweils gleiche Richtung um denselben Stellweg verstellt. Um die Winkellage der Einheit zu verstellen, werden die obere Einstelleinheit und die untere Einstelleinheit gegensinnig und/oder um unterschiedliche Beträge verstellt. Bei Einstellung der Befestigungseinheiten in gegensinniger Richtung und/oder um unterschiedliche Beträge kann es durch die unterschiedlichen Höhen der beiden Einstelleinheiten zu einem Winkelversatz zwischen den Keilflächen der Keilelemente, die auf den Kugelkalotten aufliegen, kommen. Dieser Winkelversatz kann durch kleine Ausgleichsbewegungen der Kugelscheiben in den Kugelpfannen ausgeglichen werden. Somit dienen die in die Befestigungseinheiten 210-1, 210-2 integrierten Kalottenlager, die die komplementären gekrümmten Gleitflächen aufweisen, als Winkelausgleichseinrichtung zum selbsttätigen Ausgleichen von Winkelversätzen und dadurch eventuell verursachte Spannungen bei ungünstigen Einstellverhältnissen der Einstelleinheiten. Im Beispielsfall ist der Krümmungsradius der sphärischen Gleitflächen 223, 225 so gewählt, dass (bei Einstellung des Keilelements in seine Mittellage) der Kugelmittelpunkt auf der Rotationsachse des Spindelmotors, also auf der Spindelachse 155, liegt. Dadurch wirken sich eventuelle Ausgleichsbewegungen nicht auf die Position und Orientierung der Spindelachse aus.The upper adjustment unit is used to change the position of the honing unit relative to the axis of the bore in the workpiece 210-1 and the lower adjustment unit 210-2 adjusted in the same direction by the same travel. In order to adjust the angular position of the unit, the upper adjustment unit and the lower adjustment unit are adjusted in opposite directions and / or by different amounts. When the fastening units are set in opposite directions and / or by different amounts, the different heights of the two setting units can lead to an angular offset between the wedge surfaces of the wedge elements that rest on the spherical caps. This angular misalignment can be compensated for by small compensating movements of the spherical disks in the spherical sockets. Thus, they are used in the fastening units 210-1 , 210-2 integrated spherical bearings, which have the complementary curved sliding surfaces, as an angle compensation device for automatic compensation of angular misalignments and any stresses caused by this in the event of unfavorable setting conditions of the setting units. In the example, the radius of curvature is the spherical sliding surfaces 223 , 225 chosen so that (when the wedge element is set in its central position) the center of the ball is on the axis of rotation of the spindle motor, i.e. on the spindle axis 155 , lies. This means that any compensatory movements do not affect the position and orientation of the spindle axis.
Ein Verfahren zum Einstellen der Maschinengeometrie mit Ausrichtung der Spindelachse in Bezug auf die Bohrungsachse der zu honenden Bohrung kann beispielsweise wie folgt ablaufen.A method for setting the machine geometry with alignment of the spindle axis in relation to the bore axis of the bore to be honed can for example proceed as follows.
Zunächst werden die als Einstelleinheiten dienenden Befestigungseinheiten 210-1, 210-2 an ihren vorgesehenen Positionen an der Vorderseite der Tragestruktur mittels Schrauben befestigt. Dabei werden die Keilelemente und die Kugelscheiben jeweils in eine mittlere Stellung gebracht.First, the fastening units serving as adjustment units 210-1 , 210-2 fastened in their intended positions on the front of the support structure by means of screws. The wedge elements and the spherical disks are each brought into a central position.
Danach wird die Honeinheit eingehängt, indem sie auf die Auflagebolzen 227 oben und unten aufgesetzt wird. Dann wird der Grundträger 160 der Honeinheit 130 in eine mittlere Stellung gebracht.Then the honing unit is hooked in by placing it on the support bolts 227 is placed on top and bottom. Then the basic carrier 160 the honing unit 130 brought into a middle position.
Für eine Ausrichtoperation sollte auf Seiten der Werkstückaufnahme eine möglichst lange, zylindrische Geometrie mit Bezug zur Werkstückaufnahme bzw. zum Transportsystem vorhanden sein. Beispielsweise kann ein Meister-Zylinder als Ausricht-Hilfsmittel am Ort einer Werkstückaufnahme des Rundtisch-Transportsystems montiert werden. Die zylindrische Bohrung im Meister-Zylinder repräsentiert damit die Bohrungsachse im Werkstück und stellt den Bezug zum Transportsystem her. Dieser Schritt kann vor oder nach dem Einhängen der Honeinheit an der Tragestruktur erfolgen.For an alignment operation, the workpiece holder should have as long a cylindrical geometry as possible with reference to the workpiece holder or to the transport system. For example, a master cylinder can be mounted as an alignment aid at the location of a workpiece holder of the rotary table transport system. The cylindrical bore in the master cylinder thus represents the bore axis in the workpiece and establishes the reference to the transport system. This step can take place before or after the honing unit is suspended from the support structure.
Danach kann die Parallelität der Rotationsachse des Spindelmotors, also die Parallelität der Spindelachse zur Mittellängsachse des Meister-Zylinders, z.B. durch gegensinnige und/oder ungleich starke Einstellung der Einstelleinheiten eingestellt werden. Dabei wird vorzugsweise erst die seitliche Einstellung (parallel zur Verschiebungsrichtung) mithilfe der Stellschrauben im Grundträger und dann die frontale Einstellung durch Verschieben der Keilelemente vorgenommen.After that, the parallelism of the axis of rotation of the spindle motor, i.e. the parallelism of the spindle axis to the central longitudinal axis of the master cylinder, can be set, e.g. by setting the setting units in opposite directions and / or unequal. In this case, the lateral setting (parallel to the direction of displacement) is preferably made first with the aid of the adjusting screws in the base support and then the frontal setting by moving the wedge elements.
Danach kann der Meister-Zylinder demontiert werden, um einen eventuellen Positionsversatz der Spindelachse zur Sollposition direkt an denjenigen Bohrungen des Transportsystems zu messen, in denen später die Werkstückaufnahmen montiert werden.Then the master cylinder can be dismantled in order to measure a possible position offset of the spindle axis to the target position directly at those bores of the transport system in which the workpiece holders will later be mounted.
Ergeben diese Messungen einen noch erforderlichen Positionsversatz, so wird die Position der Rotationsachse des Spindelmotors zur Bohrungsachse des Werkstücks durch gleichsinnige Verstellung der Einstellelemente um gleiche Beträge eingestellt. Auch hier wird vorzugsweise zunächst die seitliche Position (Position in der x-Richtung) und danach die frontale Position (Position entlang der ersten Richtung bzw. y-Richtung) eingestellt.If these measurements result in a position offset that is still required, the position of the axis of rotation of the spindle motor in relation to the axis of the bore of the workpiece is set by adjusting the setting elements in the same direction by the same amount. Here, too, the lateral position (position in the x direction) is preferably set first and then the frontal position (position along the first direction or y direction).
Ist die gewünschte Zielposition und Ziel-Orientierung mit ausreichender Genauigkeit erreicht, so werden die Stellschrauben der Einstelleinheiten ohne weitere Verlagerung der damit betätigten Komponenten festgezogen, um die eingenommenen Relativpositionen zu fixieren.If the desired target position and target orientation has been reached with sufficient accuracy, the adjusting screws of the adjustment units are tightened without further displacement of the components operated with them in order to fix the relative positions assumed.
Bei der Tragestruktur kann es sich, wie gezeigt, z.B. um einen vertikalen Ständer handeln, der ggf. nur eine einzige Honeinheit trägt. Eine Honmaschine kann zwei oder mehr derartiger Ständer aufweisen. Die Tragestruktur kann auch eine Säule sein, an deren Umfang mehrere Honeinheiten umfangsversetzt montiert sind (vgl. DE 20 2011 003 069 U1 ). Anstelle der dargestellten unmittelbaren Montage der Befestigungseinheiten an der Tragestruktur ist auch eine mittelbare Befestigung mithilfe eines zur Verbindung mit der Tragestruktur vorgesehenen Adapters möglich.As shown, the support structure can be, for example, a vertical stand that possibly only carries a single honing unit. A honing machine can have two or more such columns. The support structure can also be a column, on the circumference of which several honing units are mounted offset circumferentially (cf. DE 20 2011 003 069 U1 ). Instead of the illustrated direct assembly of the fastening units on the support structure, indirect fastening with the aid of an adapter provided for connection to the support structure is also possible.
Anhand der 6 bis 8 werden nun Besonderheiten des Aufbaus einer Spindeleinheit 300 beschrieben, die bei manchen Ausführungsformen vorgesehen ist. Die Spindeleinheit 150 der bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele kann identisch aufgebaut sein wie die nachfolgend beschriebene Spindeleinheit 300. Es ist jedoch auch möglich, dass die Spindeleinheit 150 einen anderen Aufbau hat als die jetzt beschriebene Spindeleinheit 300. Abgesehen von der Spindeleinheit erhalten die dargestellten Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Beispielen.Based on 6th to 8th are now special features of the structure of a spindle unit 300 described, which is provided in some embodiments. The spindle unit 150 the embodiments described so far can be constructed identically to the spindle unit described below 300 . However, it is also possible that the spindle unit 150 has a different structure than the spindle unit now described 300 . Apart from the spindle unit, the components shown have the same reference numerals as in the previous examples.
Die Spindeleinheit 300 hat einen modularen Aufbau. Das Spindeleinheits-Gehäuse 310 ist als einstückiges Bauteil konstruiert und wird hier auch als Monocoque-Gehäuse bezeichnet. Das beidseitig offene, im Wesentlichen rohrförmige Bauteil hat einen ersten Gehäuseabschnitt 310-1, der den Drehantrieb 450 aufnimmt, sowie einen einstückig damit ausgebildeten zweiten Gehäuseabschnitt 310-2, der einen kleineren Innendurchmesser hat als der erste Gehäuseabschnitt 310-1 und der dafür vorgesehen ist, den Aufweitantrieb 550 aufzunehmen.The spindle unit 300 has a modular structure. The spindle unit housing 310 is designed as a one-piece component and is also referred to here as a monocoque housing. The essentially tubular component, which is open on both sides, has a first housing section 310-1 that drives the rotary actuator 450 receives, and a second housing portion formed integrally therewith 310-2 , which has a smaller inner diameter than the first housing section 310-1 and which is intended for the expansion drive 550 to record.
Der Drehantrieb 450 ist in einer auswechselbaren ersten Patrone 400 angeordnet und ist im Inneren der im Wesentlichen rotationssymmetrischen Patronenhülse 410 der ersten Patrone 400 montiert. Der Aufweitantrieb 550 ist in einer zweiten Patrone 500 angeordnet und innerhalb des Patronengehäuses 510 der zweiten Patrone montiert.The rotary drive 450 is in a replaceable first cartridge 400 arranged and is inside the essentially rotationally symmetrical cartridge case 410 the first cartridge 400 assembled. The expansion drive 550 is in a second cartridge 500 arranged and within the cartridge housing 510 the second cartridge mounted.
Die erste Patrone 400 ist von unten in den ersten Gehäuseabschnitt 310-1 einführbar. Unabhängig davon ist die zweite Patrone 500 mit dem Aufweitantrieb von oben in den zweiten Gehäuseabschnitt 310-2 einführbar. Der Aufweitantrieb ist mit einer axial bewegbaren Zustellstange 460 gekoppelt, die beim Zusammenbau der Spindeleinheit in eine innere Durchgangsbohrung der Spindelwelle 152 eingeführt wird und im Betrieb der Honmaschine auf einen im Inneren des Honwerkzeugs angeordneten axial verschiebbaren Aufweitkonus wirkt.The first cartridge 400 is from below into the first housing section 310-1 insertable. Regardless of this, the second cartridge is 500 with the expansion drive from above into the second housing section 310-2 insertable. The expansion drive has an axially movable feed rod 460 coupled, which when assembling the spindle unit in an inner through hole of the spindle shaft 152 is introduced and, during operation of the honing machine, acts on an axially displaceable expansion cone arranged in the interior of the honing tool.
6 zeigt eine Konfiguration, bei der die erste Patrone 400 (mit Drehantrieb 450) betriebsbereit in das Spindeleinheits-Gehäuse 310 eingebaut ist, während die zweite Patrone 500 mit dem Aufweitantrieb 550 nach oben entnommen wurde. 7 zeigt eine Konfiguration, in der die zweite Patrone 500 mit Aufweitantrieb 550 in ihren zugehörigen zweiten Gehäuseabschnitt 310-2 eingeführt ist, während die erste Patrone 400 mit dem Drehantrieb 450 nach unten aus dem Spindeleinheits-Gehäuse entnommen ist. 6th shows a configuration in which the first cartridge 400 (with rotary drive 450 ) ready for operation in the spindle unit housing 310 is built in while the second cartridge 500 with the expansion drive 550 was removed upwards. 7th shows a configuration in which the second cartridge 500 with expansion drive 550 in their associated second housing section 310-2 is inserted while the first cartridge 400 with the rotary drive 450 is removed down from the spindle unit housing.
Die Zusammenschau der 6 und 7 zeigt, dass die Entnahme der beiden Patronen oder deren Einbau an gegenüberliegenden Seiten ohne großen Bauraumbedarf an den Seiten möglich ist, da zur Entnahme oder zum Einbau der zweiten Patrone 500 der auf dem Grundträger 160 verfahrbare Schlitten 165 nach unten gefahren werden kann, während zur Entnahme oder zum Einbau der ersten Patrone 400 der Schlitten 165 mit dem Spindeleinheits-Gehäuse 310 nach oben fahren kann, so dass nach unten ausreichend Freiraum zur Entnahme der ersten Patrone 400 bleibt, ohne dass eine Kollision mit dem Transportsystem oder Werkstückhaltevorrichtungen zu befürchten ist.The synopsis of 6th and 7th shows that the removal of the two cartridges or their installation on opposite sides is possible without requiring a large amount of space on the sides, since it is necessary to remove or install the second cartridge 500 the one on the base 160 movable slide 165 can be moved down while removing or installing the first cartridge 400 the sled 165 with the spindle unit housing 310 can move upwards so that there is sufficient space below to remove the first cartridge 400 remains without fear of a collision with the transport system or workpiece holding devices.
Das einstückige Spindeleinheits-Gehäuse 310, das zu Beispiel aus einer verwindungssteifen Aluminiumlegierung oder aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt sein kann, dient als mechanischer Bezug für die gegenseitige koaxiale Ausrichtung der beiden Patronen 400, 500 und der darin enthaltenen Komponenten sowie auch als mechanischer Bezug zur Herstellung der richtigen Ausrichtung dieser Komponenten der Spindeleinheit 300 in Bezug auf das Linearführungssystem des Hubantriebs.The one-piece spindle unit housing 310 , which can be made of a torsion-resistant aluminum alloy or a fiber composite material, for example, serves as a mechanical reference for the mutual coaxial alignment of the two cartridges 400 , 500 and the components contained therein as well as a mechanical reference for establishing the correct alignment of these components of the spindle unit 300 in relation to the linear guide system of the linear actuator.
Um sicherzustellen, dass jede der Patronen in der richtigen Ausrichtung und der richtigen axialen Position in Bezug auf den zugehörigen Gehäuseabschnitt des Spindeleinheits-Gehäuses eingebaut wird, sind korrespondierende Passflächen an den Außenseiten der jeweiligen Patronen und den Innenseiten der zugehörigen Gehäuseabschnitte ausgebildet. In 7 sind die zentrierenden Passflächen des ersten Gehäuseabschnitts 310-1 zur Aufnahme der ersten Patrone 400 gut zu erkennen. Direkt im Anschluss an die untere Stirnseite 315 des Spindeleinheits-Gehäuses 310 ist an der Innenseite desselben eine rotationssymmetrische untere Passfläche 312 ausgebildet. Mit Abstand nach oben, also im Inneren des ersten Gehäuseabschnitts 310-1, ist eine rotationssymmetrische obere Passfläche 313 ausgebildet.In order to ensure that each of the cartridges is installed in the correct orientation and the correct axial position with respect to the associated housing section of the spindle unit housing, corresponding mating surfaces are formed on the outer sides of the respective cartridges and the inner sides of the associated housing sections. In 7th are the centering mating surfaces of the first housing section 310-1 to take the first cartridge 400 clearly visible. Directly after the lower face 315 of the spindle unit housing 310 is on the inside of the same a rotationally symmetrical lower fitting surface 312 educated. At a distance upwards, i.e. inside the first housing section 310-1 , is a rotationally symmetrical upper fitting surface 313 educated.
Am Patronengehäuse 410 der ersten Patrone 400 ist im unteren Drittel ein nach außen ragender Flansch 415 ausgebildet. Dessen nach oben weisende Flanschfläche dient als axiale Anschlagsfläche zum Anschlagen an die Stirnseite 315 des Spindeleinheits-Gehäuses und legt damit die axiale Position der eingebauten Patrone fest. Unmittelbar über dem Flansch 415 befindet sich eine breite rotationssymmetrische Passfläche 416, die zur Passfläche 312 passt. Mit Abstand darüber befindet sich eine weitere Passfläche 417, die zur oberen Passfläche 313 passt. Die innenliegende Passung zwischen den Passflächen 313 und 417 ist in einem geringeren Durchmesser ausgeführt als die äußere Passung mit den Passflächen 416 und 312 in der Nähe des Flansches 415. Dadurch kann erreicht werden, dass bei der Montage erst bei fast vollständigem Einschieben der ersten Patrone 400 in das Spindeleinheits-Gehäuse bzw. den zugehörigen Gehäuseabschnitt die jeweiligen Passflächen in Kontakt zueinander kommen und nicht bereits schon bei Beginn des Einschiebens in das Spindeleinheits-Gehäuse.On the cartridge housing 410 the first cartridge 400 is an outwardly protruding flange in the lower third 415 educated. Its upwardly facing flange surface serves as an axial stop surface for stopping against the end face 315 of the spindle unit housing and thus defines the axial position of the installed cartridge. Immediately above the flange 415 there is a wide rotationally symmetrical fitting surface 416 leading to the mating surface 312 fits. At a distance above there is another mating surface 417 leading to the upper mating surface 313 fits. The internal fit between the mating surfaces 313 and 417 is designed with a smaller diameter than the outer fit with the mating surfaces 416 and 312 near the flange 415 . This ensures that during assembly only when the first cartridge is almost completely inserted 400 the respective fitting surfaces come into contact with one another in the spindle unit housing or the associated housing section and not already at the beginning of the insertion into the spindle unit housing.
Eine entsprechende Lösung ist auch für den Einbau der zweiten Patrone 500 im zweiten Gehäuseabschnitt 310-2 vorgesehen. Auch dort gibt es zwei mit Abstand zueinander liegende Passflächen-Paarungen sowie am verbreiterten Kopf der zweiten Patrone 500 eine Anschlagsfläche 515, die beim axialen Einsetzen der zweiten Patrone 500 an die obere Stirnseite 316 des Spindeleinheits-Gehäuses 310 anschlägt und dadurch die axiale Position der zweiten Patrone 500 in dem Spindeleinheits-Gehäuse festlegt. Somit ist ohne weitere Ausrichtarbeiten die richtige Ausrichtung und axiale Position der Patronen eingestellt, wenn das Einführen der Patronen bei der Montage am Spindeleinheits-Gehäuse abgeschlossen ist.A corresponding solution is also available for installing the second cartridge 500 in the second housing section 310-2 intended. There, too, there are two pairs of mating surfaces that are spaced apart from one another and on the widened head of the second cartridge 500 a stop surface 515 during the axial insertion of the second cartridge 500 to the upper face 316 of the spindle unit housing 310 strikes and thereby the axial position of the second cartridge 500 in the spindle unit housing. The correct alignment and axial position of the cartridges is thus set without further alignment work when the insertion of the cartridges during assembly on the spindle unit housing is complete.
Eine besondere Herausforderung besteht darin, bei der Spindeleinheit 300 für geeignete elektrische und fluidische Anschlüsse der in der ersten Patrone 400 verbauten Komponenten zu sorgen. Während die Komponenten der den Aufweitantrieb 550 aufnehmenden zweiten Patrone 500 relativ einfach direkt von oben über geeignete Anschlüsse kontaktiert werden können, ist eine Kontaktierung der in der ersten Patrone 400 vorgesehenen Komponenten (zum Beispiel Drehantrieb) von unten, d.h. von der Seite, an die das Honwerkzeug angekoppelt wird, nicht oder nur mit Einschränkungen möglich.A particular challenge is with the spindle unit 300 for suitable electrical and fluid connections in the first cartridge 400 installed components. While the components of the expander 550 receiving second cartridge 500 Can be contacted relatively easily directly from above via suitable connections, is a contact in the first cartridge 400 provided components (for example rotary drive) from below, ie from the side to which the honing tool is coupled, not possible or only possible with restrictions.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind Anschlussprobleme für die internen Komponenten der ersten Patrone 400 dadurch gelöst, dass an der Oberseite der ersten Patrone 400, also an der der zweiten Patrone 500 zuzuwendenden Innenseite, Verbindungselemente geeigneter Steckverbindungen angebracht sind. Diese arbeiten mit korrespondierenden Verbindungselementen einer Steckverbindung an einem Gehäuseabschnitt 318 des Spindeleinheits-Gehäuses 310 am stufenförmigen Übergang vom größeren Durchmesser im ersten Gehäuseabschnitt 310-1 zum kleineren Durchmesser am zweiten Gehäuseabschnitt 310-2 zusammen.In the embodiment there are connection problems for the internal components of the first cartridge 400 solved by being at the top of the first cartridge 400 , i.e. the one on the second cartridge 500 facing inside, connecting elements of suitable plug connections are attached. These work with corresponding connecting elements of a plug connection on a housing section 318 of the spindle unit housing 310 at the stepped transition from the larger diameter in the first housing section 310-1 to the smaller diameter on the second housing section 310-2 together.
Im Ausführungsbeispiel der 8 gibt es selbsttätig abdichtende männliche Steckerkomponenten von Fluid-Verbindungselementen 470 zur Einleitung oder Ableitung flüssiger oder gasförmiger Fluide. Zwei der Fluidstecker dienen für Zufuhr und Abführung von Kühlflüssigkeit zur Kühlung der innerhalb der ersten Patrone 400 angeordneten Komponenten, insbesondere des Drehantriebs. Diese Steckanschlüsse sind mit Kühlmittelkanälen 472 verbunden, die im Inneren der Wandung des Patronengehäuses 410 der ersten Patrone verlaufen und hier nur gestrichelt angedeutet sind. Kühlmittelkanäle können beispielsweise helixförmig innerhalb des Patronengehäuses verlaufen. Es ist auch möglich, ein Kanalnetzwerk mit teilweise axial verlaufenden Kühlmittelkanalabschnitten und Querverbindungen aufzubauen. Zwei weitere Fluid-Verbindungselemente können der Zufuhr und Abfuhr von Kühlschmierstoff zum Honwerkzeug und vom Honwerkzeug dienen. Auch gasförmige Fluide können angeschlossen werden. Beispielsweise kann ein Anschluss dafür vorgesehen sein, Sperrluft durch das Patronengehäuse 410 der ersten Patrone 400 hindurch zu einem Auslass auf der Werkzeugseite der ersten Patrone zu leiten.In the embodiment of 8th there are self-sealing male connector components of fluid connectors 470 for the introduction or discharge of liquid or gaseous fluids. Two of the fluid plugs are used for supplying and removing cooling liquid for cooling the inside of the first cartridge 400 arranged components, in particular the rotary drive. These plug connections are with coolant channels 472 connected inside the wall of the cartridge housing 410 the first cartridge and are only indicated here by dashed lines. Coolant channels can run helically within the cartridge housing, for example. It is also possible to build a channel network with partially axially extending coolant channel sections and cross connections. Two further fluid connection elements can serve to supply and discharge cooling lubricant to the honing tool and from the honing tool. Gaseous fluids can also be connected. For example, a connection can be provided for blocking air through the cartridge housing 410 the first cartridge 400 through to an outlet on the tool side of the first cartridge.
Die elektrischen Steckkontakte 475 dienen der Versorgung des Drehantriebs 450 mit elektrischer Leistung sowie der Übertragung von Informationen des Drehantriebes, beispielsweise von Temperaturfühlern. Die elektrischen Anschlüsse 480 dienen zur Signalübertragung von in der ersten Patrone 400 eingebauten Gebern, beispielsweise eines Drehgebers des Drehantriebs, zur Steuerung der Honmaschine. Der Drehgeber kann aus einem statischen und einem rotierenden Teil bestehen, wobei der statische Teil als Messkopf 485 fungiert.The electrical plug contacts 475 serve to supply the rotary drive 450 with electrical power and the transmission of information from the rotary drive, for example from temperature sensors. The electrical connections 480 are used to transmit signals from in the first cartridge 400 built-in encoders, for example a rotary encoder of the rotary drive, to control the honing machine. The rotary encoder can consist of a static and a rotating part, the static part being the measuring head 485 acts.
Die zugehörigen Steckbuchsen sind an der nach unten zeigenden Seite des Gehäuseabschnitts 318 am stufenförmigen Übergang zwischen dem größerem Innendurchmesser des ersten Gehäuseabschnitts 310-1 und dem kleineren Innendurchmesser des zweiten Gehäuseabschnitts 310-2 angebracht. Die elektrischen und fluidischen Verbindungen werden automatisch in der letzten Phase des Einschiebens hergestellt, wenn die erste Patrone 400 in der richtigen Drehstellung in den zugehörigen ersten Gehäuseabschnitt 310-1 eingeschoben wird. Um sicherzustellen, dass die erste Patrone nur in einer einzigen Drehstellung eingeführt und bis zum Anschlag eingeschoben werden kann, ist eine entsprechende Struktur vorgesehen.The associated sockets are on the downward facing side of the housing section 318 at the step-shaped transition between the larger inner diameter of the first housing section 310-1 and the smaller inner diameter of the second housing section 310-2 appropriate. The electrical and fluidic connections are made automatically in the last phase of insertion when the first cartridge 400 in the correct rotational position in the associated first housing section 310-1 is inserted. In order to ensure that the first cartridge can only be inserted in a single rotational position and pushed in as far as it will go, a corresponding structure is provided.
Weitere Besonderheiten des Maschinenkonzepts des Ausführungsbeispiels werden nun im Zusammenhang mit den 9A bis 9D erläutert. Die Honmaschine kann zum Honen von Werkstücken sehr unterschiedlicher Werkstückhöhen und Bohrungslängen verwendet werden, ohne dass die Honmaschine hierfür umgerüstet werden muss. Die 9A und 9B zeigen die Bearbeitung eines Werkstücks W1, dessen Werkstückhöhe der maximalen Höhe WHO eines bei der Auslegung berücksichtigten Werkstückhöhenbereichs entspricht. Die Honmaschine kann also Werkstücke bis zu dieser Werkstückhöhe bearbeiten.Further special features of the machine concept of the exemplary embodiment will now be described in connection with the 9A to 9D explained. The honing machine can be used for honing workpieces of very different workpiece heights and bore lengths without the honing machine having to be converted for this purpose. The 9A and 9B show the editing of a Workpiece W1 whose workpiece height corresponds to the maximum height WHO of a workpiece height range taken into account in the design. The honing machine can therefore machine workpieces up to this workpiece height.
Die 9C und 9D zeigen die Bearbeitung von Werkstücken W2, die eine geringere Werkstückhöhe haben und eine nur relativ kurze zu bearbeitende Bohrung aufweisen.The 9C and 9D show the machining of workpieces W2 that have a lower workpiece height and only have a relatively short hole to be machined.
Für die Bearbeitung des hohen Werkstücks W1 wird dementsprechend ein relativ langes Honwerkzeug 190-1 benötigt, während zur Bearbeitung der kurzen Bohrung im relativ flachen Werkstück W2 ein relativ kurzes Honwerkzeug 190-2 verwendet werden kann, welches geringen Rundlauffehler und dadurch hohe Bearbeitungsqualitäten ermöglicht.For machining high workpieces W1 accordingly becomes a relatively long honing tool 190-1 needed while machining the short hole in the relatively flat workpiece W2 a relatively short honing tool 190-2 can be used, which allows low runout errors and thus high machining quality.
Bei der Auslegung der Honeinheit 130 wird unter anderem auf eine optimale axiale Montageposition des Grundträgers 160 bzw. des Schlittenkastens 160 an der Tragestruktur 120 geachtet. Der Grundträger 160 wird dabei derart an der Tragestruktur 120 angebracht, dass ein werkstücknahes Ende 166, also die Unterkante 166 des Schlittenkastens bzw. des Grundträgers 160, mit Abstand oberhalb der der Spindeleinheit zugewandten oberen Grenze WHO des Werkstückhöhenbereichs liegt.When designing the honing unit 130 is, among other things, an optimal axial mounting position of the base support 160 or the slide body 160 on the support structure 120 respected. The basic carrier 160 is in this way on the support structure 120 attached that an end close to the workpiece 166 , so the lower edge 166 of the slide box or the base carrier 160 , is at a distance above the upper limit WHO of the workpiece height range facing the spindle unit.
Damit können sich selbst die höchsten Werkstücke W1 bei Drehung des Rundtisches bzw. von dessen Tischplatte 184 um die Rundtischachse 185 kollisionsfrei unterhalb des Grundträgers 160 hindurchbewegen, wenn die Spindeleinheit 150 ausreichend weit nach oben zurückgefahren ist. 9A zeigt hierzu eine Situation, bei der die Spindeleinheit 150 in ihre obere Endstellung verfahren ist. Diese ist im Beispielsfall so ausgelegt, dass selbst bei Verwendung des längsten Honwerkzeugs 190-1 dessen werkstückzugewandte Spitze höchstens bis auf das (mit gestrichelter Linie dargestellte) Niveau der Unterkante 166 des Grundträgers, nicht aber weiter in Richtung Werkstück reicht. Damit ist einerseits ein freier Transport der Werkstücke bei zurückgezogener Spindeleinheit gewährleistet (9A), andererseits ist die Hublänge der Linearbewegung der Spindeleinheit so groß, dass das lange Honwerkzeug 190-1 bei heruntergefahrener Spindeleinheit die Bohrung über ihre gesamte Länge mit oszillierendem Hub bearbeiten kann. 9B zeigt hierzu die Spindeleinheit in ihrem werkstücknahen unteren Umkehrpunkt der oszillierenden Hubbewegung.This enables even the tallest workpieces W1 when rotating the rotary table or from its table top 184 around the rotary table axis 185 collision-free below the base support 160 move through when the spindle unit 150 has moved back upwards sufficiently. 9A shows a situation in which the spindle unit 150 has moved to its upper end position. In the example, this is designed so that even when using the longest honing tool 190-1 its tip facing towards the workpiece at most up to the level of the lower edge (shown with a dashed line) 166 of the base carrier, but not further in the direction of the workpiece. This ensures, on the one hand, that the workpieces are transported freely when the spindle unit is withdrawn ( 9A) , on the other hand, the stroke length of the linear movement of the spindle unit is so great that the long honing tool 190-1 when the spindle unit is down, the bore can be machined over its entire length with an oscillating stroke. 9B shows the spindle unit in its workpiece-near lower reversal point of the oscillating stroke movement.
Wichtig ist hierbei, dass die Spindeleinheit 150 bei Bedarf auch weiter nach unten in Richtung Werkstück verfahren kann, wie es anhand von 9D noch erläutert wird.It is important here that the spindle unit 150 if necessary, it can also move further down towards the workpiece, as can be seen from 9D will be explained.
Anhand von 9C ist ersichtlich, dass das werkstückzugewandte Ende bzw. die Unterkante 166 des Grundträgers weit oberhalb der Bewegungsbahn der relativ flachen Werkstücke W2 angeordnet ist, so dass die Werkstücke ohne Kollision mit dem Grundträger um die Rundtischachse 185 herum in ihre jeweilige Bearbeitungsposition unterhalb der Spindeleinheit transportiert werden können.Based on 9C it can be seen that the end facing the workpiece or the lower edge 166 of the base support well above the path of movement of the relatively flat workpieces W2 is arranged so that the workpieces without colliding with the base support around the rotary table axis 185 can be transported around in their respective machining position below the spindle unit.
Bei Verwendung eines kurzen Honwerkzeugs 190-2 zur Bearbeitung der kurzen Bohrung eines flachen Werkstücks muss die Spindeleinheit 150 relativ weit nach unten bzw. in Richtung der Werkstücke verfahren werden. 9D zeigt hierbei eine Stellung der Spindeleinheit nahe am unteren Umkehrpunkt der Oszillationsbewegung des Honwerkzeugs 190-2 in der Bohrung des flachen Werkstücks W2. In dieser Darstellung ist gut ersichtlich, dass in dieser werkstücknahen Position der Hubbewegung der Spindeleinheit 150 das werkzeugseitige Ende 153 der Spindelwelle 152, also die Spindelnase 153 mit der Einrichtung zur Werkzeugaufnahme, über das untere Ende 166 des Grundträgers nach unten hinausbewegt wird und damit näher am Werkstückhöhenbereich liegt als das werkstücknahe Ende 166 des Grundträgers. In der Arbeitsstellung von 9D ist auch gut zu erkennen, dass das werkzeugseitige Ende 153 der Spindelwelle in Richtung nach unten bzw. in Richtung der Werkstücke über das werkstückseitige Ende der Schlittenplatte 165 zur Werkstückseite hinausragt. Der Überstand 167, d.h. die Länge, um die die Spindelnase 153 gegenüber dem werkstückseitigen Ende des Grundträgers 160 hinausragt, kann beispielsweise 10 % oder mehr oder 25 % oder mehr der Gesamtlänge der Spindeleinheit zwischen Spindelnase und oberem Ende der Aufweiteinrichtung betragen.When using a short honing tool 190-2 To machine the short hole in a flat workpiece, the spindle unit 150 be moved relatively far down or in the direction of the workpieces. 9D shows a position of the spindle unit close to the lower reversal point of the oscillating movement of the honing tool 190-2 in the hole of the flat workpiece W2 . This illustration clearly shows that in this position close to the workpiece, the lifting movement of the spindle unit 150 the tool-side end 153 the spindle shaft 152 , so the spindle nose 153 with the device for tool holder, via the lower end 166 of the base support is moved downwards and is therefore closer to the workpiece height area than the end near the workpiece 166 of the basic carrier. In the working position of 9D is also easy to see that the tool-side end 153 the spindle shaft in the downward direction or in the direction of the workpieces over the workpiece-side end of the slide plate 165 protrudes to the workpiece side. The supernatant 167 , ie the length by which the spindle nose 153 opposite the workpiece-side end of the base support 160 protrudes, can for example be 10% or more or 25% or more of the total length of the spindle unit between the spindle nose and the upper end of the expansion device.
Darüber hinaus ist die Spindeleinheit 150 in Axialrichtung, also parallel zur Spindelachse, aufgrund der Verwendung von elektrischen Direktantrieben für den Drehantrieb und den Aufweitantrieb so kurz, dass selbst in der werkstückfernsten Hubstellung (9A) das obere Ende der Spindeleinheit 150 nicht über das obere Ende des Grundträgers 160 hinausragt. Somit kann das Maschinendach 105 unmittelbar oberhalb des oberen Endes des Grundträgers 160 angebracht werden, wodurch eine auch in Höhenrichtung kompakte Umhausung der Honmaschine möglich wird.In addition, the spindle unit 150 in the axial direction, i.e. parallel to the spindle axis, due to the use of electrical direct drives for the rotary drive and the expander drive, so short that even in the stroke position furthest from the workpiece ( 9A) the top of the spindle unit 150 not over the upper end of the base beam 160 protrudes. Thus the machine roof can 105 immediately above the upper end of the base support 160 can be attached, which enables the honing machine to be enclosed in a compact height, even in the vertical direction.
Untersuchungen der Erfinder zu günstigen Dimensionierungsverhältnissen haben ergeben, dass für viele praktisch relevante Anwendungen bzw. Werkstücke der Werkstückhöhenbereich im Bereich von 250 mm bis 500 mm, insbesondere im Bereich von 250 mm bis 400 mm liegen kann. Die oberen Grenze WHO des Werkstückhöhenbereichs kann somit z.B. 250 mm bis 500 mm oberhalb einer Referenzebene liegen, wobei die Referenzebene diejenige Ebene ist, auf der die Werkstückhaltevorrichtungen montiert werden (beim Beispiel also die Oberseite der Tischplatte). Die Unterkante 166 des Grundträgers kann einen oder wenige mm über dieser oberen Grenze liegen. Günstige Hublängen können z.B. im Bereich von 450 mm bis 700 mm, insbesondere im Bereich von 500 mm bis 650 mm liegen. Günstige Hublagen können z.B. im Bereich von 150 mm bis 900 mm liegen, insbesondere im Bereich von 180 mm bis 850 mm (ebenfalls bezogen auf die oben genannte Referenzebene). Günstige Längen des Grundträgers können z.B. im Bereich von 1000 mm bis 1500 mm liegen, insbesondere im Bereich von 1100 mm bis 1400 mm. Günstige axiale Längen der Spindeleinheit (gemessen von Spindelnase bis zur Oberseite des Spindeleinheitsgehäuses können z.B. im Bereich von 500 mm bis 900 mm, insbesondere im Bereich von 600 mm bis 800 mm liegen. Typische Werkzeuglängen können z.B. Im Werkzeuglängenbereich von 100 mm bis 150 mm (für die kürzeren Honwerkzeuge) bis zu 350 bis 600 mm (für die längeren Honwerkzeuge) liegen.Investigations by the inventors on favorable dimensioning ratios have shown that for many practically relevant applications or workpieces, the workpiece height range can be in the range from 250 mm to 500 mm, in particular in the range from 250 mm to 400 mm. The upper limit WHO of the workpiece height range can thus lie, for example, 250 mm to 500 mm above a reference plane, the reference plane being the reference plane is the level on which the workpiece holding devices are mounted (in the example the top of the table top). The bottom edge 166 of the base support can be one or a few mm above this upper limit. Favorable stroke lengths can be, for example, in the range from 450 mm to 700 mm, in particular in the range from 500 mm to 650 mm. Favorable stroke positions can be, for example, in the range from 150 mm to 900 mm, in particular in the range from 180 mm to 850 mm (also based on the above-mentioned reference plane). Favorable lengths of the base support can be, for example, in the range from 1000 mm to 1500 mm, in particular in the range from 1100 mm to 1400 mm. Favorable axial lengths of the spindle unit (measured from the spindle nose to the top of the spindle unit housing can be, for example, in the range from 500 mm to 900 mm, in particular in the range from 600 mm to 800 mm. Typical tool lengths can be, for example, in the tool length range from 100 mm to 150 mm (for the shorter honing tools) up to 350 to 600 mm (for the longer honing tools).
Betrachtet man den konstruktiv möglichen Überstand 167 der Spindelnase über die Unterkante 166 des Grundträgers, so kann dieser z.B. im Bereich von 20% bis 40% der Hublänge liegen, insbesondere im Bereich von 25% bis 35% der Hublänge. Die Obergrenze des Werkstückhöhenbereichs kann z.B. kann z.B. von 50% bis 75% der Hublänge betragen, insbesondere von 60% bis 70%. Die Hublänge kann z.B. im Bereich von 70% bis 90% der Länge der Spindeleinheit betragen. Abweichungen von diesen Dimensionen und Dimensionsverhältnissen sind natürlich möglich und können in besonderen Fällen sinnvoll sein.If one considers the constructively possible overhang 167 the spindle nose over the lower edge 166 of the base support, this can be, for example, in the range from 20% to 40% of the stroke length, in particular in the range from 25% to 35% of the stroke length. The upper limit of the workpiece height range can be, for example, from 50% to 75% of the stroke length, in particular from 60% to 70%. The stroke length can be, for example, in the range from 70% to 90% of the length of the spindle unit. Deviations from these dimensions and dimensional relationships are of course possible and can be useful in special cases.
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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DE 102016200295 A1 [0007]DE 102016200295 A1 [0007]
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DE 202011003069 U1 [0065]DE 202011003069 U1 [0065]
