DE2129017B2 - Steuereinrichtung an einer Honmaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten von mindestens zwei koaxial hintereinanderliegenden Bohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung an einer Honmaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten von mindestens zwei koaxial hintereinander liegenden Bohrungen mit axial hintereinander liegenden, an einer drehantreibbaren Spindel angeordneten Honwerkzeugen, die gemeinsam durch eine Aufweitstange spreizbar sind, mit einer pneumatisch wirkenden Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment des Honwerkzeuges, die von der Druckluftquelle gespeist, mit dem einen Anschluß eines Druckvergleichsventils verbunden ist, wobei durch Relativverschiebung seines Ventilkörpers zum in diesem geführten Steuerschieber zur Konstanthaltung des Widerstandsmomentes die Zustellung der Aufweitstange über einen Steuerkreis steuerbar ist.

Bekannt sind an einer drehantreibbaren Spindel angeordnete H on werkzeuge, die durch eine Aufweitstange spreizbar sind, wobei die Bewegung der Aufweitstange durch eine pneumatische Vorrichtung gesteuert wird. Es ist auch bekannt, als Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment eines Honwerkzeuges eine pneumatisch wirkende Meßvorrichtung zu benutzen, die von einer Druckluftquelle gespeist ist (FR-PS 15 38 652). Es ist ferner bekannt, die Aufweitstange durch einen hydraulischen Motor zu bewegen, der über einen Steuerkreis mit einem Servoventil gespeist wird (DE-OS 1915 528). Hierzu ist eine pneumatisch wirkende Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment des Honwerkzeugs vorgesehen (wie sie beispielsweise La der FR-PS 15 38 652 beschrieben ist), die von einer Druckluftquelle gespeist mit dem einen Anschluß eines Druckvergleichsventils verbunden ist, wobei durch Relativverschiebung seines Ventilkörpers zum in diesem geführten Steuerschieber zur Konstanthaltung des Widerstandsmoments die Zustellung der Aufweitstange über den Steuerkreis steuerbar ist

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Honmaschine, durch die gleichzeitig mindestens zwei koaxial hintereinander liegende Bohrungen bearbeitet werden, die hintereinander auf der gleichen Welle angeordneten Honwerkzeuge so zu steuern, daß ein optimales Bearbeitungsdrehmoment in jeder Phase des Arbeitsvorganges erreicht wird. Das optimale Bearbeitungsdrehmoment ist eine Funktion der aktiven Oberfläche des Werkzeuges und des Durchmessers der einzuschleifenden Bohrung. Sollen gleichzeitig mehrere konzentrisch angeordnete Bohrungen bearbeitet werden, so ist das optimale Drehmoment gegeben durch die Summe der entsprechenden Drehmomente an jeder der Bohrungen. Infolge unterschiedlichen Kontakts der Werkzeuge mit den Bohrungen ändert sich das Gesamtdrehmoment diskontinuierlich, wobei es bekannte Werte durchläuft, aber in einer Reihenfolge, die nicht vorhersehbar ist wegen der Streuung in den Toleranzen, die bei dem Bearbeitungsvorgang auftreten, der dem Honen vorausgeht Durch einfaches Hinzufügen eines Meßgerätes für das Widerstandsmoment kann daher nicht in jedem Augenblick ein optimales Bearbeitungsdrehmoment erreicht werden.

Die Erfindung betrifft dementsprechend eine Verbesserung der Steuereinrichtung an einer Honmaschine, durch die ein optimales Drehmoment in jeder Phase des Arbeitsvorganges beim Honen erreicht wird, unabhängig von der Reihenfolge, in der die verschiedenen Bohrungen mit dem Honwerkzeug in Berührung kommen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß mindestens eines der Honwerkzeuge eine die Berührung des Honwerkzeuges mit der Werkstückbohrung ermittelnde Kontaktanzeigevorrichtung in Form einer Düse aufweist, die an die Druckluftquelle, unter Zwischenschaltung eines Durchflußmengenreglers angeschlossen ist, und daß die Kontaktanzeigevorrichtung mit dem anderen Anschluß des Druckvergleichsventils verbunden ist. Dadurch wird bei einer Honmaschine mit beispielsweise zwei Honwerkzeugen das Widerstandsmoment auf einem ersten Wert konstant gehalten, solange das mit der Kontaktanzeigevorrichtung versehene Honwerkzeug noch nicht im Kontakt mit der ihm zugeordneten Bohrung ist und wird dann auf einen erhöhten Wert konstant gehalten, sobald dieser Kontakt stattgefunden hat. Auf diese Weise wird das Bearbeitungsdrehmoment den bei jeder Phase des Bearbeitungsvorganges herrschenden Bedingungen angepaßt. In Fällen, in denen die Honmaschine nur zwei Honwerkzeuge aufweist, ist es ausreichend, wenn nur eines dieser Honwerkzeuge, vorzugsweise dasjenige, bei dem das optimale Drehmoment höher liegt, mit einer Kontaktanzeigevorrichtung ausgerüstet ist. Es kann aber auch jedes der Honwerkzeuge mit einer Kontaktanzeigevorrichtung ausgerüstet sein. In allgemeineren Fällen, in denen eine Honmaschine mehr als zwei Honwerkzeuge aufweist, können entweder alle Honwerkzeuge oder eine gewissen Anzahl von ihnen

mit einer Kontaktanzeigevorrichtung versehen sein.

Parallel zu der die Kontaktanzeigevorrichtung bildenden Düse und stromabwärts vom Durchflußmengenregler wird zweckmäßig eine regelbart Auslaßdüse vorgesehen. Nach einer Variante des Steuerkreises steht die Kontaktanzeigevorrichtung mit einem Druckschalter in Verbindung, durch den ein Elektromagnetventil ansteuerbar ist, wobei der Druckschalter und das Elektromagnetventil parallel zur Verbindung zwischen Druckluftquelle und dem Anschluß des Druckvergleichsventils geschaltet sind.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für den Gegenstand der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Spindel eines Honwerkzeuges in Seitenansicht, teilweise geschnitten,

Fig.2 in vergrößerter Darstellung einen Längsschnitt durch das Unterteil der mit dem Honwerkzeug ausgestatteten Spindel gemäß F i g. 1,

F ig. 3 einen Schnitt nach der Linie IH-III in F i g. 2,

F i g. 4 in schematischer Darstellung die hydraulischen und pneumatischen Steuerkreise der Honmaschine,

Fig.5 im Längsschnitt als Einzeldarstellung des Druckvergleichsventil,

Fig.6 eine Variante der in Fig.4 dargestellten Steuerkreise.

Das in F i g. 1 und 2 dargestellte Werkzeug weist eine hohle Spindel 1 auf, die in an sich bekannter Weise drehbar in einem nicht dargestellten Rahmen angeordnet ist, wobei dieser Rahmen selbst in ebenfalls nicht dargestellter Weise in der Richtung der Achse der Spindel verschiebbar und auf einem festen Ständer angeordnet ist Mit Hilfe ebenfalls nicht dargestellter bekannter Vorrichtungen ist es möglich, diesem Rahmen und damit der Spindel 1 eine hin- und hergehende Vorschubbewegung zu erteilen.

Die hohle Spindel 1 enthält ein drehbares, rohrförmiges Bauteil 2, dessen Oberteil an der Spindel mit Hilfe von Schrauben 3 befestigt ist. An ihrem Unterteil weist die Spindel 1 eine Düse 4 auf, die an einer der Flanken einer radialen Nut 5 der Spindel 1 (s. F i g. 3) angeordnet ist und mit einer in dieser Spindel verlaufenden Leitung 6 in Verbindung steht

Vor dieser Düse 4 befindet sich ein Verschlußorgan, das einen Zapfen 7 aufweist, der ein Dichtungselement 8 trägt und kraftschlüssig mit dem drehbaren Bauteil 2 verbunden ist Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß im Ruhezustand das Verschlußorgan die Düse 4 abschließt. Die Leitung 6 ist über eine schematisch dargestellte Drehverbindung 9 mit einer Zuführungsleitung 10 (s. F i g. 4) für Preßluft verbunden, in die ein Durchflußmengenregler 11 eingeschaltet ist.

Wenn die Spindel 1 im Sinne des Pfeiles F in F i g. 3 gedreht wird und das untere Ende des drehbaren Bauteiles 2 einem Widerstandsmoment unterworfen ist, dreht sich dieses untere Ende im Bezug auf das untere Ende der Spindel 1 in entgegengesetzter Richtung zu dem Pfeil F, derart, daß das Verschlußorgan 7,8 sich von der Düse 4 abhebt, wobei der hierbei auftretende Winkel eine Funktion des Widerstandsmomentes ist.

Die Durchflußmenge an Luft, die aus der Düse 4 austritt, ist damit eine Funktion dieses Widerstandsmomentes. Von ihr ist auch der unterhalb des Durchflußmengenreglers 11 herrschende Luftdruck abhängig, der geringer wird, wenn das Widerstandsmoment ansteigt.

Der Grundkörper des Honwerkzeuges 12 ist unter Zwischenschaltung eines Verbindungsstückes 13 an dem Unterteil des drehbaren Bauteiles 2 befestigt. In radialen Aussparungen 14 dieses Grundkörpers 12 sind verschiebbar zwei Reihen von Stößeln 15 und 16 angeordnet Zwischen den Stößeln 15 und 16 und zwischen dem Stößel 16 und der Basis der Aussparung

~> 14 sind Rollen 17 bzw. 18 angeordnet Auf diese Weise ist es möglich, durch Ersetzen der Rollen 17 und 18 durch Rollen mit anderen Durchmessern, wobei aber die Summe der Durchmesser der Rollen 17 und 18 konstant bleibt den Stößel 16 in axialer Richtung in Bezug auf

lu den Stößel 15 zu versetzen.

Die Stößel 15 und 16 stehen in Berührung mit einem konisch ausgebildeten Aufweitkörper 19, der über eine Aufweitstange 20 mit dem Kolben einer in beiden Richtungen wirksamen hydraulischen Kolben-Zylinder-

r> anordnung 21 (s. Fig.4) verbunden ist Der konisch ausgebildete Aufweitkörper 19 hat so die Tendenz die Stößel 15 und 16 gegen aufweitbare, geschlitzte Ringe 22 und 23 zu drücken, die an ihrer Außenseite mit einem Schleifmaterial umkleidet sind. Diese Ringe werden am Grundkörper des Honwerkzeuges 12 durch eine mit dem unteren Ende des Grundkörpers 12 verschraubte Mutter 24 festgehalten. Durch zusätzliche Unterlegscheiben 25 und Distanzringe 26 ist der richtige Abstand der Ringe 22 und 23 sichergestellt.

Mit Hilfe der aufweitbaren Ringe 22 und 23 können zwei konzentrische Bohrungen 27 und 28 im gleichen Werkstück 29 bearbeitet werden.

Mit Hilfe einer eigenen Vorrichtung ist es möglich den Kontakt des aufweitbaren Ringes 23 mit kleinerem

jo Durchmesser mit der ihm zugehörigen Bohrung 28 anzuzeigen. Diese Vorrichtung weist eine kalibrierte Düse 30 auf, die weich in den Grundkörper 12 und in eine mit dem Ring 23 kraftschlüssig verbundene Hülse 31 eingepreßt ist Die Düse 30 ist mit der Zuführungslei-

Ji tung 10 für die Preßluft durch eine Stichleitung 32 im Grundkörper 12 und eine Verbindungsleitung 33 im Verbindungsstück 13, sowie eine biegsame Verbindungsleitung 34 und eine Stichleitung 35 in der Spindel 1 und die Drehverbindung 9 über einen Durchfludmen-

■to genregier 36 verbunden.

Wenn der aufweitbare Ring 23 sich im Kontakt mit seiner Bohrung 28 befindet, ist die Düse 30 verschlossen, und der Druck stromabwärts des Durchflußmengenreglers 36 erreicht ein Maximum. Dieser Druck besitzt einen geringen Wert, wenn kein Kontakt hergestellt ist Wie aus Fig.4 zu ersehen, wird die Zuführungsleitung 10 aus einer Druckluftquelle 37 gespeist wobei als Druckregler ein Druckminderventil 38 in die Leitung eingeschaltet ist. Die beiden Druckluftmengenregler 11

"Λ und 36 sind über Verbindungsleitungen 39 und 40 mit einem potentiometrisch wirkenden Druckvergleichsventil verbunden, das in Fig.4 allgemein mit 41 bezeichnet ist Der Druckluftmengenregler 36 ist außerdem mit einer regelbaren Auslaßdüse 42 verbunden, die in den freien Raum führt

Das Druckvergleichsventil 41 weist ein Gehäuse 43 auf, in dem ein Faltenbalg oder eine Kapsel 44 an einer ihrer Wände befestigt ist wobei das Innere der Kapsel 44 mit der Leitung 39 in Verbindung steht Die andere

t>o Wand dieser Kapsel wirkt gegen die Kraft einer Rückholfeder 45 (s. F i g. 5) auf den Schieber 46 eines Ventilkörpers 47, der über eine biegsame Leitung 49 mit einer Leitung 48 verbunden ist und auf diese Weise eine verb-'hließbare Ausströmöffnung für die Leitung 48

μ bildet.

Der Ventilkörper 47 ist innerhalb des Gehäuses 43 bewegbar und mit einer der Wände einer zweiten Kapsel 50 verbunden, deren andere Wand kraftschlüssig

mit dem Gehäuse 43 verbunden ist. Das Innere dieser Kapsel 50 ist mit der Leitung 40 verbunden.

Die Leitung 48 ist mit einer Druckluftquelle 51 unter Zwischenschaltung zweier Düsen 52 und 53 verbunden.

Die hydraulische Kolben-Zylinderanordnung 21 wird durch einen hydraulischen Kreis gesteuert, der eine Pumpe 54 aufweist, die den Druck in einem Kreis 55, der mit der oberen Kammer 56 der Kolben-Zylinderanordnung 21 verbunden ist und in einem Kreis 57, der mit der unteren Kammer 58 dieser Kolben-Zylinderanordnung verbunden ist, erzeugt.

Der Kreis 55 weist stromabwärts der Pumpe 54 eine kalibrierte Einschnürung 59 und einen Druckregler 60 auf. Der Kreis 57 besitzt eine kalibrierte Einschnürung

61 und einen Druckflußmengenregler 62. Der Kreis 57 ist außerdem mit einem Auslaßventil 63 verbunden, das durch eine Kapsel 64 angesteuert ist, die mit der Leitung 48 zwischen den beiden Düsen 52 und 53 verbunden ist.

Beim Betrieb der Einrichtung ist die Bewegung der Aufweitstange 20 bestimmt durch die Druckdifferenz zwischen den Kammern 56 und 58, die durch Druckänderungen in der Kammer 58 erzeugt wird, während der Druck in der Kammer 56 durch den Druckregler 60 konstant gehalten wird.

Wenn die aufweitbaren Ringe 22 und 23 sich nicht im Kontakt mit den Bohrungen 27 und 28 befinden, ist der Druck in der Leitung 39 auf einem Maximum, während der Druck in der Leitung 40 sich auf einem Minimum befindet. Das Druckvergleichsventil 41 ist so eingestellt, daß die Leitung 48 dann verschlossen ist. Die Kapsel 64 ist aufgeblasen und hält das Auslaßventil 63 in der Offenstellung fest, in der sein Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Einschnürung 61. Unter diesen Bedingungen kann nicht nur die durch die Pumpe 54 in die Leitung 57 geförderte Flüssigkeit durch das Auslaßventil 63 in das Reservoir zurückströmen, sondern auch ein Teil der in der Kammer 58 enthaltenen Flüssigkeit gelangt durch den Durchfiußmengenregler

62 zum Auslaßventil 63. Das Honwerkzeug ist dann in der Phase der Aufweitung, wobei die Aufweitgeschwindigkeit durch den Durchfiußmengenregler 62 begrenzt wird.

Es soll nun vorausgesetzt werden, daß zunächst nur der Ring 22, der keine Kontaktanzeigevorrichtung aufweist, in Kontakt mit seiner Bohrung 27 gerät Unter diesen Bedingungen hält die Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment das Bearbeitungsmoment auf einem konstanten Wert A. Infolge des Widerstandsmomentes sinkt der Druck in der Leitung 39 ab, so daß die Kapsel 44 zusammenfällt, wobei sie den Schieber 46 mit bewegt und das Druckvergleichsventil 41 sich öffnet Daraufhin fällt die Kapsel 64 zusammen und das Auslaßventil 63 schließt sich progressiv, so daß sich die Aufweitgeschwindigkeit verringert, um Null zu werden, wenn der Durchfluß durch das Auslaßventil 63 gleich ist dem Durchfluß durch die Einschnürung 61. Die Aufweitung des Honwerkzeuges ist demnach vom Widerstandsmoment abhängig.

Wenn nun der Ring 23 in Kontakt mit seiner Bohrung 28 gerät, steigt der Druck in der Leitung 40 an, worauf sich der Ventilkörper 47 in F i g. 5 nach links bewegt. Die öffnung des Druckvergleichsventils 41 wird dann hervorgebracht durch ein noch stärkeres Zusammenfallen der Kapsel 44, d. h. durch ein größeres Widerstandsmoment. Durch die Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment wird also in diesem Falle ebenfalls das Bearbeitungs-Drehmoment konstant gehalten, aber auf einem größeren Wert B.

Wenn der Kontakt sofort durch Einschaltung des Ringes 23 erfolgt, wird das Bearbeitungs-Drehmoment sofort auf dem Maximalwert B gehalten. Wenn man dies vermeiden will, kann man auch den Ring 22 mit einer Kontaktanzeigevorrichtung ausrüsten, wie dies in strichpunktierten Linien in F i g. 4 dargestellt ist, wobei diese Kontaktanzeigevorrichtung eine Einspritzdüse 30' aufweist. Unter diesen Bedingungen wird das Bearbeitungs-Drehmoment zunächst auf einem konstanten Wert A und A 'gehalten, je nachdem ob der Kontakt am Ring 22 oder am Ring 23 erfolgt, um auf den Wert B einzusteigen, wenn beide Ringe sich im Kontakt mit ihren Bohrungen befinden.

Bei der in Fig.6 dargestellten Variante des Steuerkreises ist die Kontaktanzeigevorrichtung 30 mit der Zuführungsleitung 10 für die Druckluft über einen Durchfiußmengenregler 65 verbunden. Sie steht außerdem in Verbindung mit einem unterhalb des Durchflußmengenreglers 65 angeordneten Druckschalter 66, der in den Steuerkreis eines Elektromagnetventils 67, das in der Normalstellung offen ist, eingeschaltet ist. Dieses Elektromagnetventil 67 ist mit der Leitung 40, unter Zwischenschaltung eines Durchflußmengenreglers 68 verbunden.

Wenn der Druck zwischen dem Durchfiußmengenregler 65 und der Kontaktanzeigevorrichtung 30 einen bestimmten vorgegebenen Wert erreicht, weil der Kontakt zwischen dem Ring 23 und seiner Bohrung 28 hergestellt ist, bewirkt der Druckschalter 66 die Schließung des Elektromagnetventiles 67, so daß der Druck in der Leitung 40 ansteigt, was ein Ansteigen des Bearbeitungs-Drehmomentes, wie oben dargestellt, zur Folge hat

Selbstverständlich sind außer den oben beschriebenen Ausführungsformen noch weitere Varianten des Gegenstandes der Erfindung möglich. So kann insbesondere das Honwerkzeug mehr als zwei aufweitbare Ringe aufweisen. In diesem Fall können alle Ringe oder wenigstens eine gewisse Anzahl von ihnen, mit einer Kontaktanzeigevorrichtung analog der Düse 30 ausgerüstet sein, wobei der Durchmesser dieser Düsen an das optimale Bearbeitungs-Drehmoment für den betrachteten Ring angepaßt ist Weiterhin kann beispielsweise die Aufweitstange 20 durch einen hydraulischen Motor bewegt werden, der über ein Servoventil gespeist wird, das durch den Druck in der Leitung 57 unterhalb des Auslaßventils 63 gesteuert wird

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung an einer Honmaschine zum gleichzeitigen Bearbeiten von mindestens zwei koaxial hintereinander Hegenden Bohrungen, mit axial hintereinander liegenden, an einer drehantreibbaren Spindel angeordneten Honwerkzeugen, die gemeinsam durch eine Aufweitstange spreizbar sind, mit einer pneumatisch wirkenden Meßvorrichtung für das Widerstandsmoment des Honwerkzeuges, die von einer Druckluftquelle gespeist mit dem einen Anschluß eines Druckvergleichsventils verbunden ist, wobei durch Relativverschiebung seines Ventilkörpers zum in diesem geführten Steuerscheiber zur Konstanthaltung des Widerstandsmoments die Zustellung der Aufweitstange über einen Steuerkreis steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, da3 mindestens eines der Honwerkzeuge (22, 23) eine die Berührung des Honwerkzeuges (22,23) mit der Werkstückbohrung (27, 28) ermittelnde Kontaktanzeigevorrichtung in Form einer Düse (30,3C)') aufweist die an die Druckluftquelle (37) unter Zwischenschaltung eines Durchflußmengenreglers (36) angeschlossen ist, und daß die Kontaktanzeigevorrichtung mit dem anderen Anschluß (40) des Druckvergleichsventils (41) verbunden ist

Z Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Düse (30,30') und stromabwärts vom Durchflußmengenregler (36) eine regelbare Auslaßdüse (42) vorgesehen ist

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanzeigevorrichtung (30,30') mit einem Druckschalter (66) in Verbindung steht durch den ein Elektromagnetventil (67) ansteuerbar ist, wobei der Druckschalter (66) und das Elektromagnetventil (67) parallel zur Verbindung zwischen Druckluftquelle (37) und dem Anschluß (40) des Druckvergleichsventils (41) geschaltet sind.