-
Einrichtung an Honmaschinen zum Regeln der Hubbewegung der Honspindel
bzw. des Honwerkzeugs Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung an Honmaschinen
zum Regeln der Hubbewegung der Honspindel bzw. des Honwerkzeugs in einer Werkstückbohrung
oder beim Außenhonen an einer Welle mit den üblichen einstellbaren Anschlägen, die
den vollen, über die ganze Arbeitslänge reichenden Hub der Honspindel begrenzen
und die Umsteuerung der Hubrichtung bewirken.
-
Bei normalen Durchgangsbohrungen wurden bisher die Anschläge so eingestellt,
daß an jedem Hubende jeweils ein Drittel der Honsteinlänge die beiden Bohrungsenden
überläuft. Das ist ein Erfahrungswert, der sich in der Praxis als zweckmäßig ergeben
hat.
-
Bei konischen Bohrungen hat man auch schon die Hublage des Honwerkzeugs
zur Engstelle hin verlagert und den Überlauf dort bis zur Hälfte der Honsteinlänge
und am breiten Bohrungsende nur sehr klein gewählt. Durch diese Hubverlagerung erhält
man an der Engstelle einen größeren Werkstoffabtrag, so daß die zylindrische Bohrungsform
rascher erreicht wird.
-
Bei Bohrungen, deren Konizität weit über die Grenzen eines gelegentlichen
Fertigungsfehlers hinausgeht, hat man auch schon zwei Operationen durchgeführt,
nämlich ein Vorhonen mit verkürztem Hub im Bereich der Engstelle und ein Fertighonen
mit normaler Hubeinstellung.
-
Bei Bohrungen mit tonnenförmiger Erweiterung oder bei Bohrungen mit
welliger Wand hat man schon die einzelnen Engstellen nacheinander durch manuell
eingestellte Kurzhübe beseitigt und dann über die ganze Bohrungslänge mit dem üblichen
beiderseitigen Überlauf des Honwerkzeugs gehont.
-
Von diesen Möglichkeiten ist gelegentlich bei der Einzelfertigung
Gebrauch gemacht worden. Für die Serienfertigung sind diese Abweichungen vom normalen
Honbetrieb nicht geeignet, weil hier manuelle Eingriffe nicht in Betracht gezogen
werden können.
-
Bekannt ist auch die sogenannte Impulsaufweitung des Honwerkzeugs,
bei der das Honwerkzeug nach und nach selbsttätig stufenweise bis zum Sollmaß aufgeweitet
wird. Dabei arbeitet das Honwerkzeug zuerst nur an den Engstellen, und durch das
fortschreitende Expandieren des Honwerkzeugs werden auch die tiefer liegenden Partien
erfaßt.
-
Dadurch ist es möglich, die Bohrungsform ohne manuelle Eingriffe bis
zur genauen Zylindrizität zu verbessern. Nachteilig ist aber, daß viel Zeit vergeudet
wird, weil der über die ganze Bohrungslänge reichende Hub des Honwerkzeugs vorwiegend
als Leerhub gefahren werden muß, um vielleicht an einem Bohrungsende eine Engstelle
zu erfassen. Beim Bearbeiten von langen und stark konischen Bohrungen wirkt sich
der große Leerhub besonders ungünstig auf die Stückzeit aus.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leerhübe der Honspindel,
die sich ungünstig auf die Stückzeit auswirken, zu vermeiden, also die Hubbewegung
der Honspindel jeweils auf die Engstellen zu beschränken.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf den
jeweiligen Bohrungsdurchmesser ansprechende Steuermittel vorgesehen sind, die den
Spindelhub auf den Bereich von Engstellen begrenzen. Nunmehr bleibt das Honwerkzeug
dauernd mit dem Werkstück im Zerspanungseingriff, weil seine Hubbewegung sich dem
fortschreitenden Werkstoffabtrag anpaßt, so daß nach und nach immer größere Spindelhübe
zustande kommen und schließlich die ganze Bohrungslänge erfaßt wird. Leerhübe, d.
h. Hübe, bei denen keine Bearbeitung erfolgt, sind damit praktisch beseitigt. Das
hat zur Folge, daß die Stückzeit auf das kleinstmögliche Maß herabgesetzt ist.
-
Das vom Bohrungsdurchmesser abhängige Begrenzen des Spindelhubes auf
den Bereich von Engstellen kann auf verschiedene Weise geschehen.
-
Beispielsweise kann bei Honmaschinen, deren Spindel durch einen hydraulischen
Motor drehangetrieben ist, an die Druckölzuleitung zu dem Motor ein Druckschalter
angeschlossen sein, der beim Absinken des drehmomentabhängigen Öldrucks unter einen
eingestellten Wert das Umsteuern der Hubrichtung bewirken kann, sobald das Honwerkzeug
die Engstelle überlaufen hat.
-
Man kann aber auch bei Honmaschinen mit hydraulischem Hubantrieb und
einer Druckölzuleitung
zu dem Hubzylinder an die Druckölzuleitung
einen Druckschalter anschließen, der beim Absinken des von dem Bewegungswiderstand
des Honwerkzeugs abhängigen Öldrucks unter einen eingestellten Wert das Umsteuern
der Hubrichtung bewirkt.
-
Bei Honmaschinen mit elektromotorisch angetriebener Spindel kann man
in dem Stromkreis des Elektromotors ein stromstärkeabhängiges Schaltgerät einbauen,
das beim Absinken der von dem aufzubringenden Drehmoment abhängigen Stromstärke
unter einen eingestellten Wert das Umsteuern der Hubrichtung bewirkt.
-
Schließlich kann ein pneumatisch wirkender Staudruckmesser mit Differenzdruckschalter
im Honwerkzeug beim Absinken des Staudrucks in der Zuleitung unter einen eingestellten
Wert das Umsteuern der Hubrichtung bewirken.
-
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der vier vorgenannten Möglichkeiten
zum Regeln der Hubbewegung der Honspindel bzw. des Honwerkzeugs durch vier Schaltbilder
beispielsweise erläutert. Es zeigt F i g.1 die Regelung in Verbindung mit einem
hydraulischen Motor für den Drehantrieb der Honspindel, F i g. 2 die Regelung in
Verbindung mit einem hydraulischen Hubantrieb für die Honspindel, F i g. 3 die Regelung
in Verbindung mit einem elektromotorischen Drehantrieb für die Honspindel, F i g.
4 die Regelung in Verbindung mit einem pneumatisch messenden Honwerkzeug.
-
Bei allen vier Beispielen ist eine übliche Honmaschine vorgesehen,
bei der ein in einer Bohrung eines Werkstückes W arbeitendes Honwerkzeug 1 am Ende
einer Spindel 2 befestigt ist. Die in dem Werkzeugkörper radial verschiebbaren Honsteine
1 a sind durch einen Konus 3, der über eine in einer Längsbohrung der Spindel 2
verschiebbare Stange 4 mit einem nicht dargestellten Verschiebeantrieb verbunden
ist, radial gegen die Bohrungswand zur Ausübung eines Zerspanungsdrucks bewegbar.
-
Die Spindel 2 hat als Drehantrieb einen Motor 5. Außerdem ist die
Spindel 2 zusammen mit dem Honwerkzeug 1 und dem Antriebsmotor 5 mit einem Hubantrieb
verbunden, der durch einen fest eingebauten hydraulischen Zylinder 6 und einen darin
verschiebbaren Kolben 7 mit an dem am Maschinengestell geführten Antriebskopf der
Spindel angreifender Kolbenstange 8 gebildet ist. Die Hubrichtung des Kolbens 7
ist durch einen den Druckmittelzu-und -abfluß in die beiden Zylinderseiten regelnden
elektromagnetisch betätigten Steuerschieber 9 umsteuerbar. Das Drucköl für den Hubzylinder
wird durch eine von einem Elektromotor 10 angetriebene Pumpe 11 gefördert. An die
Pumpendruckleitung ist ein auf den Maximaldruck eingestelltes Druckbegrenzungsventil
12 angeschlossen. Alle elektrischen Zuleitungen sind in üblicher Weise über ein
Steuergerät 13 geführt. Die Größe der Hubbewegung der Spindel t und die Hublage
in bezug auf das Werkstück W sind durch in Hubrichtung am Maschinengestell verstellbare
Anschlagschalter 14 und 15 bestimmt, die mit einem Anschlag 16 am Spindelkopf zusammenwirken.
Die Anschlagschalter 14 und 15 schließen beim Zusammentreffen mit dem Anschlag 16
einen Stromkreis, wodurch der Steuerschieber 9 umgesteuert und damit die Hubrichtung
des Honwerkzeugs umgekehrt wird. Bei dem Beispiel F i g. 1 ist der Spindelantriebsmotor
5 ein hydraulischer Motor, zu dem eine durch einen Elektromotor 20 angetriebene
Pumpe 21, ein elektromagnetisch betätigter Steuerschieber 22 und ein an die Pumpendruckleitung
angeschlossenes Druckbegrenzungsventil 23 gehören. An eine Druckölzuleitung 24 zu
dem Motor 5 ist zwischen dem Steuerschieber 22 und dem Motor 5 ein Druckschalter
25 mit Schaltkontakt 26 angeschlossen.
-
Wenn das Honwerkzeug 1 bei seiner Hubbewegung in der Werkzeugbohrung
in eine Engstelle einfährt, so tritt in der Druckölzuleitung 24 ein Druckanstieg
auf, dem beim Wiederausfahren aus der Engstelle ein Druckabfall folgt. Der Druckschalter
25 schließt mit seinem Kontakt 26 einen Stromkreis, sobald der Druck in der Druckölzuleitung
24 beim Ausfahren des Honwerkzeugs aus der Engstelle der Werkstückbohrung auf einen
eingestellten Wert abgefallen ist. Das hat zur Folge, daß über das. Schaltgerät
13 ein Impuls an den Steuerschieber 9 des Hubantriebs zur sofortigen Richtungsänderung
gegeben wird. Das Honwerkzeug fährt also, nachdem es die Engstelle verlassen hat,
sofort wieder in diese ein. Es führt also in jeder Richtung nur einen echten Arbeitshub
aus. Das Umsteuerspiel wiederholt sich so lange, bis die Engstelle abgearbeitet
ist und von dem Druckschalter 25 kein Druckabfall mehr registriert werden kann.
-
Die normale Umsteuerung der Werkzeughubrichtung durch die Anschlagschalter
14 und 15 ist der vorstehend beschriebenen, vom Bohrungsdurchmesser abhängigen Umsteuerung
primär überlagert, so daß das Honwerkzeug nur innerhalb der durch diese Anschlagschalter
gegebenen Hubgrenzen die Kurzhübe zur Beseitigung von Engstellen ausführen kann.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel F i g. 2 ist an eine Zuleitung 30 zum
Hubzylinder 6 vor dem Umsteuerschieber 9 ein Druckschalter 31 mit Schaltkontakt
32 angeschlossen. Der Druckschalter 31 schließt einen Stromkreis, sobald der Druck
in der Pumpendruckleitung einen an ihm eingestellten Wert unterschritten hat. Da
der Druckschalter vor dem Umsteuerschieber 9 an die Druckölzuleitung 30 angeschlossen
ist, ist es gleichgültig, welche Seite des Hubzylinders 6 gerade an die Pumpendruckleitung
geschaltet ist, d. h., es ist einerlei, welche Hubrichtung gerade vorliegt. Der
zum Ansprechen des Druckschalters 31 führende Druckabfall in der Druckölzuleitung
30 tritt auf, sobald das Honwerkzeug eine Engstelle der Werkstückbohrung verläßt
und damit sein Bewegungswiderstand abnimmt. Hierdurch ergibt sich die gleiche Wirkung
wie bei dem Beispiel F i g.1. das Honwerkzeug kehrt bei seinen Hubbewegungen nach
Verlassen einer Engstelle sofort wieder in diese und führt also keine Leerhübe aus.
Der Spindelantriebsmotor 5 kann hierbei ein hydraulischer Motor oder ein Elektromotor
sein.
-
Bei dem Beispiel F i g. 3 ist der Spindelantriebsmotor 5 ein Elektromotor.
In den Stromkreis des Motors ist ein stromstärkeabhängiges, elektromagnetisches
Schaltgerät 40 mit einem Zuganker 41 eingebaut, der mit einem Schaltkontakt 42 zusammenwirkt.
Das Schaltgerät 40 schließt einen Stromkreis, wenn die Stromstärke im Stromkreis
des Elektromotors einen eingestellten Wert unterschreitet. Es gibt dann einen Impuls
an den Steuerschieber 9 für die Umsteuerung der Hubrichtung, wenn beim Ausfahren
des Honwerkzeugs aus einer Engstelle der Werkstückbohrung das Drehmoment an der
Motorwelle
und damit die Stromstärke im Motorstromkreis abnimmt,
so daß das Honwerkzeug sofort wieder in die Engstelle zurückfährt und keine Leerhübe
ausführt.
-
F i g. 4 zeigt eine Vorrichtung zum Umsteuern der Hubrichtung an einer
Honmaschine mit einem pneumatisch messenden Honwerkzeug. Hierbei ist an eine Zuleitung
50 für die zum Honwerkzeug 1 strömende Meßluft ein Differenzdruckschalter 51 gelegt.
Dieser hat bei dem Beispiel zwei gegeneinanderarbeitende Ausdehnungskörper 52 und
53, und zwar ist der eine Ausdehnungskörper 52 über eine Drossel 54 und einen Speicher
55 und der andere Ausdehnungskörper 53 unmittelbar an die Meßluftzuleitung 50 angeschlossen.
Die einander zugekehrten frei beweglichen Enden der Ausdehnungskörper 52 und 53
sind durch ein starres Glied 56 miteinander verbunden, das über einen gegebenenfalls
als Zeiger verwendbaren Zwischenhebel 57 einen Schaltkontakt 58 beeinflußt.
-
Wenn das Honwerkzeug 1 aus einer Engstelle in der Werkstückbohrung
ausfährt, so kann durch die gegen die Bohrungswand gerichteten Luftaustrittsöffnungen
am Honwerkzeug eine größere Luftmenge ausströmen. Das hat zur Folge, daß der Staudruck
in der Druckluftzuleitung 50 und in dem an diese unmittelbar angeschlossenen Ausdehnungskörper
53 sinkt. Dieser Druckabfall findet in dem Ausdehnungskörper 52 infolge der Vorschaltung
der Drossel 54 und des Speichers 55 mit Verzögerung statt. Es überwiegt also zunächst
der Druck in dem Ausdehnungskörper 52. Hierdurch wird der Zwischenhebel 57 in solchem
Sinn verschwenkt, daß der Kontakt 58 einen Stromkreis schließt, wenn der Differenzdruck
zwischen den beiden Ausdehnungskörpern einen eingestellten Wert unterschreitet.
Beim Schließen des Kontakts 58 erhält der Steuerschieber 9 einen Impuls für die
Hubumsteuerung, so daß das Honwerkzeug nach Verlassen der Engstelle der Werkstückbohrung
sofort wieder in diese zurückfährt.
-
Die beiden Einrichtungen sind mit der gleichen Wirkung auch beim Außenhonen
einer Welle mittels eines ringförmigen Honwerkzeugs und radial nach innen bewegbaren
Honsteinen anwendbar.