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Meß- und Steuereinrichtung an Honmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Meß- und Steuereinrichtung an Honmaschienen mit in einer mit dem Honwerkzeug
hin- und herbewegbaren Haltevorrichtung in axialer Richtung der Honspindel federnd
angeordnetem Paßkörper, der bei jeder Hin- und Herbewegung in Berührung mit der
Werkstückbohrung kommt und nur dann in die Bohrung eindringen kann, wenn diese auf
das gewünschte Maß erweitert ist, wobei durch die Eindringbewegung des Paßkörpers
über hierdurch betätigte Kontakte das Fertigmaß der Bohrung angezeigt bzw. der Honvorgang
beendigt wird.
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Die bekannten Vorrichtungen dieser Art arbeiten nur dann in befriedigender
Weise, wenn die Achse des Paßkörpers genau mit der Achse der Bohrung übereinstimmt,
denn jede Abweichung in der geraden Ausrichtung verzögert den Eintritt des Paßkörpers
in die Bohrung und hat eine größere Aufweitung der Bohrung über den vorbestimmten
Durchmesser hinaus zur Folge.
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Um den Paßkörper stets ausgerichtet zu bekommen, wird erfindungsgemäß
der Paßkörper so in die Haltevorrichtung eingesetzt, daß er quer zu seiner Achse
frei einstellbar eingespannt und in Wirkverbindung mit der Werkbohrung genau ausrichtbar
ist.
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Zweckmäßigerweise wird der Paßkörper ringförmig ausgebildet und mit
radialem Spiel innerhalb einer die Honspindel lose umfassenden Haltevorrichtung
axial beweglich angeordnet.
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Außerdem sind der Paßkörper und die Haltevorrichtung mit zusammenwirkenden
Flanschen versehen, die durch den Druck einer Feder in Berührung gehalten werden,
so daß der Paßkörper in seiner jeweiligen Stellung gehalten wird.
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Die mittige Ausrichtung des Paßkörpers durch Kontakt mit der Bohrung
gewährleistet, daß die Genauigkeit des Honvorgangs nicht durch ungleichmäßige Abnutzung
der Honsteine, durch ungenaues Laufen der Honantriebsspindel oder durch Ungenauigkeiten
in der Befestigung des Kopfes oder anderer Haltebauteile beeinträchtigt wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nunmehr an Hand einer üblichen,
in den Zeichnungen dargestellten Honmaschine näher erläutert. Es zeigt Fig.1 eine
teilweise geschnittene Vorderansicht einer Honmaschine, die mit einer erfindungsgemäßen
Meßeinrichtung ausgerüstet ist, Fig.2 in vergrößertem Maßstab einen Teilquerschnitt
in einer Ebene der Werkstückachse und der Fühlerführungen und Fig.3 in vergrößertem
Maßstab einen Teilquerschnitt entlang der Schnittlinie 5-5 der Fig. 2.
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Fig. 1 zeigt eine übliche Senkrecht-Honmaschine, bei der ein Werkstück
10, dessen Bohrung 12 gehont werden soll, auf einem Werkstücktisch 11 befestigt
ist. Das Honwerkzeug 13 sitzt am unteren Ende einer Hohlspindel 14, die in einem
starren Kopf 15 drehbar gelagert ist. Dieser Kopf 15 ist auf Stangen 16a geführt,
die an einem Ständer 9 befestigt sind. Die Hohlspindel besteht aus zwei Teilen,
die über hohle Kardangelenke 17 und 18 gekuppelt sind.
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Die Hohlspindel 14 wird durch einen nicht dargestellten Motor über
ein Untersetzungsgetriebe in Drehung versetzt. Ein nicht dargestellter hydraulischer
Antrieb bewirkt das Einfahren des Honwerkzeuges in die zu bearbeitende Bohrung und
die Hin-und Herbewegung desselben in der Bohrung.
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Ein Paßkörper 30, der die Spindel 14 lose umfaßt, ist derart angeordnet,
daß er mit dem Kopf 15 hin-und hergeht und sich quer zur Achse des Honwerkzeuges
frei quer-verschieben kann, um sich selbst während jeder Hin- und Herbewegung des
Honwerkzeuges in der Werkstückbohrung 12 genau zu zentrieren und in die Bohrung
eindringen kann, wenn letztere auf die erforderliche Abmessung erweitert ist, wobei
diese weitere Bewegung ein Zeichen dafür ist, daß der Honarbeitsgang sein Ende gefunden
hat. Der Paßkörper 30, eine zylindrische Büchse, trägt am unteren Ende einen Ring
32. Das untere Ende 33 des Ringes ist konisch und läuft nach unten in einen Durchmesser
aus, der um einen Betrag b kleiner ist
als der Enddurchmesser der
Werkstückbohrung, wobei dieser Betrag b etwas größer ist als das zulässige seitliche
Spiel des Paßkörpers 31.
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Der Paßkörper 30 ist in einer zylindrischen Öffnung 34 des Auslegers
35 angeordnet, der auf Führungsstangen 16 gleitet, die an dem Werkstücktisch vor
den Hauptführungsstangen 16a befestigt sind und zu denselben genau parallel verlaufen.
Das obere Ende des Paßkörpers ist kleiner, z. B. um 0,5 bis 0,75 mm, als ein auf
dem Ausleger befestigter Ringflansch 36. Der Paßkörper besitzt einen Flansch 37,
der zwischen den beiden Enden des Paßkörpers angeordnet ist.
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Eine Feder 38 ist um den Paßkörper gelegt und stützt sich gegen den
Ringflansch 36 ab und drückt einen Ring 39 gegen den Flansch 37 und damit den Paßkörper
nach abwärts gegen einen Ring 40 und einen Innenflansch 41 der Auslegerhülse 35.
Der Paßkörper ist somit in der Auslegerhülse axial nachgiebig gehalten und kann
sich seitlich einstellen, wobei das Einstellspiel größer als die zulässige Achsenabweichung
der Werkstückbohrung und der Spindelachse, jedoch etwas kleiner als die radiale
Breite b der Schräge 33 ist. Diese seitliche Einstellung wird jedoch gehemmt durch
die Kraft der Reibung, welche sich durch die Berührung des Flansches 37 mit dem
Ring 39 unter der Wirkung der Feder 38 ergibt. Somit wird die Stellung des Paßkörpers
31, nachdem dieser durch Tastberührung der Schräge 33 mit der Werkstückbohrung 12
zentriert worden ist, in dieser Stellung festgehalten, auch wenn der Paßkörper außer
Berührung mit dem Werkstück kommt. Durch entsprechendes Bemessen der Feder und der
Ringe kann die Feststellkraft auf die Größe eingestellt werden, die erforderlich
ist, um die Stellung des Paßkörpers beizubehalten.
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Der Ausleger 35 steht mit dem hin- und hergehenden Spindelkopf 15
über die Stangen 42 in Verbindung. Einstellbare Anschläge 44 an den Stangen 42 legen
den Punkt in der Aufwärtsbewegung des Kopfes 15 fest, an dem der Ausleger 35 angehoben
und der Paßkörper von der Werkstückbohrung abgehoben wird. Wenn die Schräge 33 während
des Abwärtshubes des Kopfes 15 die Bohrung 12 berührt, bleibt der Paßkörper 31 in
Verbindung mit dem Werkstück, und der Kopf sowie das Honwerkzeug bewegen sich weiter
abwärts bis zur unteren Grenze des Kopfhubes, wobei sich der Kopf über die Anschläge
44 hinausbewegt. Wenn jedoch die Bohrung 12 die genaue Abmessung erreicht hat, bewegt
sich der Paßkörper 31 mit dem Kopf 15 nach unten und dringt in die Werkstückbohrung
über eine größere Strecke ein.
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Diese zusätzliche Bewegung des Paßkörpers in das Werkstück hinein
wird in üblicher Weise dazu verwandt, die Fertigbearbeitung der Bohrung auf die
genaue Größe anzuzeigen und vorzugsweise den Honkreislauf zu unterbrechen, und zwar
entweder unmittelbar oder nach einer kurzen vorherbestimmten zeitlichen Verzögerung,
z. B. für das Zusammenziehen des Honwerkzeuges oder das Zurückziehen des Werkzeuges
aus der Werkstückbohrung ohne weiteres Honen. Dieses Signal wird durch das Schließen
eines Schalters 46 gegeben, der in einem Kasten 47 nahe des Paßkörpers ortsfest
angebracht ist. Der Betätigungsknopf 49 des Schalters wird niedergedrückt durch
einen am Paßkörper angebrachten Arm 51. Der Arm ist lose durch einen Schlitz 50
auf den Ausleger 35 geführt und umfaßt einen Kopf 52 und ein Abstandsstück 53, die
durch eine in den Flansch 37 der Büchse geschraubte Schraube 54 zusammengehalten
sind. Ein Querstift 55 ist durch das äußere Ende des Kopfes 52 geschraubt und kann
in senkrechter Richtung verstellt werden.
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Um ein genaues Einführen des Kopfes in die nächste zu honende Bohrung
zu gewährleisten, sind zwei mit axialem Abstand zueinander angeordneten Führungsringflächen
56 und 56a vorgesehen, wobei die Ringfläche 56a im Durchmesser etwas größer ist
als die fertigbearbeitete Werkstückbohrung, um den Honkopf aufnehmen zu können.
Die Fläche 56 ist an einer Platte 57 vorgesehen, die durch Schrauben 58 abnehmbar
an einem Ausleger 59 befestigt ist, der an den Führungsstangen 16 gleitbar gelagert
ist. Anschläge 61 auf den Führungsstangen begrenzen die Abwärtsbewegung des Auslegers
in einer Stellung, in welcher der Paßkörper sich dicht über der Werkstückbohrung
befindet. Die Ausleger 59 und 35 sind durch Stangen 62 gleitbar gegeneinander verbunden.
Auf den Stangen 62 aufgeschraubte Muttern 63 bestimmen den Punkt in der Aufwärtsbewegung
des Paßkörpers, an dem der Führungsring vom Werkstück nach oben angehoben wird.
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Die zweite Führungsfläche 56a ist an einem Flansch 64, der am unteren
Ende des Paßkörpers 31 nach innen ragend vorgesehen ist, angebracht. Diese Fläche
hat einen solchen Durchmesser, daß sie den Honkörper 65 mit reichlichem Spiel aufnehmen
kann. Da die queraxiale Einstellung des Paßkörpers 31 begrenzt ist, kann der Paßkörper
dazu verwandt werden, um in Zusammenarbeit mit dem Führungsring 57 den Honkopf von
einer beträchtlichen seitlichen Auswanderung abzuhalten, wenn dieser nicht mit der
Werkstückbohrung in Berührung steht. Der Honkörper 65 tritt während des oberen Teils
eines jeden Hubes des Kopfes 15 in den Führungsflansch 64 ein; jedoch berührt der
Honkörper die Fläche 56a nicht, bis nach Abschluß des Honens der Honkopf aus der
Bohrung ganz zurückgezogen wird.
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Während die Honsteine 22 nach außen gedrückt werden, wird das Honwerkzeug
durch die Bohrung und den Führungsring 57 auf und ab bewegt, ohne mit dem Führungsring
57 in Berührung zu kommen. Der Ausleger 35 gleitet auf den Führungsstangen 16 mit
dem Kopf 15 auf und ab. Am unteren Ende jedes Abwärtshubes trifft der Paßkörper
31 auf die Bohrung 12 auf und tritt teilweise in die Bohrung ein. Durch die kleinen
Unterschiede in der Anordnung der Bohrung bei den verschiedenen Werkstücken können
die Achsen der Bohrung und der Paßkörper 31 leicht aus der genauen Fluchtlinie zueinander
verschoben werden, so daß die Anfangsberührung zwischen dem Paßkörper 31 und Bohrung
12 nur auf einer Seite des Paßkörpers und nahe dem unteren Ende der Schräge stattfindet.
Unter der Kraft der Feder 38 verschiebt sich die Büchse seitlich um das Ausmaß,
das erforderlich ist, um die Schräge 33 voll auf die Bohrung aufzusetzen, wodurch
der Paßkörper zur Werkstückmitte ausgerichtet wird.
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Als Folge dieses Zentriervorganges kommt der Paßkörper 31 zur Ruhe,
wenn die Bohrung 12 Untermaß hat, und zwar in einer Stellung, die kurz vor derjenigen
liegt, in welcher der Schalter 46 geschlossen wird. Der letztere bleibt somit offen,
und das Honwerkzeug führt seine Hin- und Herbewegung in der Bohrung aus.
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Nach dem Aufsetzen des Paßkörpers 31 auf die Bohrung im letzteren
Teil jedes Abwärtshubes des Honwerkzeuges bewegen sich die Ansätze 43 am Kopf 15
von den Anschlägen 44 weg. Der Ausleger 35 kann sich unter seinem Eigengewicht eine
kleine Strecke abwärtsbewegen, nachdem der Paßkörper 31 in der
Bohrung
stillgesetzt ist, wobei diese Bewegung durch die Berührung des Auslegers mit den
Lagern 60 und deren Anschlägen 61 begrenzt und durch Zusammendrücken der Feder 38
ermöglicht wird, so daß sich eine Trennung des Auslegerflansches 41 vom Büchsenflansch
37 ergibt. Diese Beziehung der Teile zueinander bleibt über den Rest jedes Abwärtshubes
des Kopfes und den Anfangsteil des nachfolgenden Aufwärtshubes erhalten, worauf
der Kopf 15 auf die Anschläge 44 drückt und den Ausleger 35 vom Werkstück abhebt.
Im Anfangsteil dieser Bewegung erheben sich die Auslegerflansche 36 und 41, und
der letztere Flansch und der Ring 40 kommen allmählich zur Anlage an den Büchsenflansch
37. Darauf wird die Büchse mit dem Ausleger von der Berührung mit der Bohrung abgehoben;
sie bleibt jedoch trotz ihrer Freiheit, sich seitlich einzustellen, genau in der
durch das vorherige Einsetzen in die Bohrung bestimmten zentrierten Stellung. Dies
ergibt sich durch die Reibung, welche von der Federkraft zwischen dem Büchsenflansch
37 und den Ringen 39 und 40 hervorgerufen wird, wobei diese Ringe dicht in den Auslegerbohrungen
34 sitzen. Nachdem somit die zentrierte Stellung der Büchse einmal festgelegt ist,
was gewöhnlich durch ihre Berührung mit dem Werkstück beim ersten Abwärtshub des
Kreislaufes eintritt, bleibt diese Stellung der Büchse relativ zum tragenden Ausleger
erhalten, so daß es für die Büchse nicht mehr erforderlich ist, sich bei den folgenden
Abwärtshüben des Kopfes wiederum auf die Werkstückbohrung auszurichten, wobei die
nachfolgenden größeren Durchmesser der Schräge 33 in Tastberührung mit der Bohrung
kommen, da die letztere durch das Honen eine Vergrößerung erfährt. Da der Paßkörper,
wenn er in Tastberührung mit dem Werkstück ist, immer genau mit der Werkstückbohrung
fluchtest, tritt der Paßkörper sofort in die Bohrung ein, sobald der jeweilige Betrag
der Werkstoffzugabe weggehont und die Bohrung auf den durch die Paßfläche 32a geforderten
Durchmesser erweitert ist. Beim nächsten Abwärtshub des Kopfes nach dem Erreichen
dieser Abmessung bewegt sich der Paßkörper 31 mit dem Kopf 15 genügend weit nach
abwärts, um die Schraube 55 gegen den Schalterknopf 49 zu drücken, um den Honvorgang
zum Stillstand zu bringen.