DE2204581A1

DE2204581A1 - Laepp- oder honmaschine

Info

Publication number: DE2204581A1
Application number: DE2204581A
Authority: DE
Inventors: Hans-Friedr Dipl I Bovensiepen; Willi Caspers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1972-02-01
Publication date: 1973-08-16
Also published as: GB1386041A; FR2170689A5; US3848365A; JPS5113919B2; DD103843A5; IT974177B; DE2204581B2; JPS4884991A

Description

PATENTANWÄLTE
DipUng. WERNER COHAUSZ · DipL-Ing. WILHELM FLORACK . Dipl-Ing. RUDOLF KNAUF

4 Düsseldorf, Schumannstraße 97 9 ? Π / ^ R

31. Januar 1972
Anmelder: Peter Wolters, 402 Mettmann/Rhld., Düsseldorfer Straße 47-49

Läpp- oder Honmaschine

Die Erfindung betrifft eine Läpp oder Honmaschine mit einer auf die Löpp- oder Hnnscheibe einwirkenden Druckeinheit und einem Steueraggregat, mit dem die die Druckeinheit beaufschlagende Kraft einstellbar ist.

Bei bekanntenLäpp- oder Honmaschinen besteht die Druckeinheit aus einer doppelseitig mit Druckmittel beaufschlagbaren Zylinderkolbeneinheit. Die Zylxnderkolbenexnhext ist über ein Ventil zur Einstellung des die spezifische Anpreßkraft der Läpp- oder Honscheibe auf die zu bearbeitende Werkstückfläche bestimmenden Druckes an eine Druckmittelquelle angeschlossen. Das Ventil· ermöglicht lediglich eine stufenweise Druckeinstellung. Diese stufenweise Druckeinstellung hat sich als nachteilig erwiesen. Bei der Bearbeitung von Werkstücken auf Läpp- oder Honmaschinen besteht nämlich das Problem, daß bei Beginn der Bearbeitung nur eine TeilfBche der zu bearbeitenden Fläche von der Läppoder Honscheibe erfaßt wird, weil das oder die zu bearbeitenden Werkstücke unterschiedlich dick sind. Wenn man von Beginn der Bearbeitung an die Druckeiriheit mit der

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maximalen Kraft beaufschlagt, der nach der gesamten, während der Hauptbearbeitung zu bearbeitenden Werkstückfläche bei optimalem spezifischem Arbeitsdruck bestimmt wird, dann besteht die Gefahr, daß dieser Druck zu groß ist und den optimalen spezifischen Arbeitsdruck wegen der bei Beginn der Bearbeitung von der Läpp- oder Honscheibe erfaßten Werkstüekteilflache übersxchreitet. Der zu hohe spezifische Arbeitsdruck laß den Läppmittelfilm abreißen, so daß die Läpp- oder Plonscheibe von den zu bearbeitenden Werkstücken angefressen wird. Eine maßgenaue Bearbeitung ist dann nicht mehr möglich.

Um diesen Nachteil zu mhdern, hat man schon vorgeschlagen, die Druckeinheit der Läpp- oder Honmaschine zweistufig zu fahren, und zwar zunächst mit einem kleinen Druck und dann mit dem dem optimalen spezifischen Arbeitsdruck entsprechenden maximalen Druck. Obgleich damit der Nachteil des Fressens im wesentlichen beseitigt wurde, bedeutet eine solche zweistufige Druckanhebung eine beträchtliche "Verlängerung der Bearbeitungszeit, weil der niedrige Druck für eine verhältnismäßig lange Zeit beibehalten werden mußte, so daß nicht mit optimalem spezifischem Arbeitsdruck die Läpp- oder Honmaschine gefahren wurde. Darüber hinaus war aber auch die Pormgenauigkeit der Werkstücke nicht optimal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Läpp- oder Honmaschine zu schaffen, mit der Werkstücke, die Haßschwankungen in ihrer Stärke aufweisen, im Vergleich zu der Bearbeitung mit herkömmlichen Maschinen in kürzerer Zeit und mit besserer Pormgenauigkeit bearbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Läpp- oder Honmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das St eueraggregat zur stufenlosen Einstellung der die Druckeinheit beaufschlagenden Kraft nach einem vorgegebenen Programm eingerichtet, ist, bei dem die Kraft von

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einem Anfangswert, z.B. KuIl, bis zu einem Maximalwert ansteigt, dann auf diesem Maximalwert für eine vorbestimmte Zeit gehalten wird und schließlich bis auf einen Endwert, z.B. Null, abnimmt.

wit einer solchen Läpp- oder Honmaschine lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen iiaschinen kürzere Bearbeitungszeiten bei höherer Formgenauigkeit erreichen, weil die Kraft nicht sprunghaft geseigert wird, sondern kontinuierlich nach Maßgabe der sich/allmählich vergrößernden Bearbeitungsfläche, so daß im wesentlichen die Maschine mit optimalem spezifischem Arbeitsdruck-angefahren wird. Für die Qualität ist weiter die Kraftabnahme von dem maximalen Wert bis auf einen Endwert, z.B.Null, maßgebend. Die Kraftabnähme kann stufenweise oder kontinuierlich entsprechend den Erfordernissen erfolgen.

Zufriedenstellende Ergebnisse werden schon mit einem Programm erreicht, dessen Kraftanhebung etwa linear erfolgt. Optimale Ergebnisse können erreicht werden, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung das Steueraggregat zur stufenlosen Einstellung der Kraft von dem Anfangswert bis zum Maximalwert in der Weise eingerichtet ist, daß die Kraft nach einer S-Kurve ansteigt. Dieser Ausgestaltung der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß die Toleranzabweichung der zu bearbeitenden Werkstücke nach der Gauß¹sehen Verteilungskurve sich bestimmt. Sofern während der gesamten Bearbeitung die Werkstücke mit optimalem spezifischem Arbeitsdruck bearbeitet werden sollen, dann muß die Kraftanhebung über die Zeit in dem Bereich am größten sein, in dem die größte Häufigkeit des Istmaßes der Werkstücke liegt. Da nur wenige Werkstücke eine große Toleranzabweichung haben, kann die"zeitliche Krafterhöhung zu Beginn der geamten Bearbeitungszeit und beim übergang auf die Hauptbearbeitungszeit langsam erfolgen.

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Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist die Druckeinheit eine mit Druckmittel beaufschlagbare Zylinderkolbeneinheit und das Steueraggregat ein an der Druckmittelzufuhr angeschlossenes Druckventil. Das Druckventil läßt sich nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung dann leicht steuern, wenn es einen gegen eine Feder gelagerten Ventilkörper" aufweist, wobei zur Einstellung der den Druck des Druckmittel bestimmenden Federvorspannung ein auf die Feder nach dem vorgegebenen Programm einwirkender Antrieb vorgesehen ist. Als Antrieb eignen sich beispielsweise Kurvenscheiben oder nach dem Programm gesteuerte Elektromotore. Um auf einfache Weise den Anfangs- und Enddruck auf der einen Seite und den Maximaldruck auf der anderen Seite einstellen zu können, können dem Antrieb Endschalter zugeordnet sein.

Für Läpp- oder Honmaschinen kleiner Bauart eignet sich insbesondere eine Druckeinheit, die einen nach dem Programm gesteuerten elektromotorischen Spindelantrieb aufweist, dessen längs der Spindel bewegliches Teil über eine Feder auf die Läpp- oder Honscheibe einwirkt. Die Steuerung der Kraft erfolgt bei dieser Druckeinheit über eine elektrische Steuerungseinrichtung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine Läpp- oder Honmaschine mit einer hydraulisch arbeitenden Druckeinheit in Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

Fig. 2 ein Ventil zur Einstellung des Druckes der hydraulischen Druckeinheit der Läpp- oder Honmaschine gemäß Fig. 1 im Längsschnitt und teilweise schematisiert,

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Fig. 3 eine Läpp- oder Honmaschine mit einem elektromotorischen Spindelantrieb für die D'ruckeinheit in Seitenansicht und im Teilschnitt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild für eine elektrische Steuerungseinrichtung,

Fig. 5 ein Arbeitsdiagramm einer bekannten Läpp- oder Honmaschine,

Fig. 6 ein Arbeitsdiagramm der erfindungsgemäßen Läppoder Honmaschine und

Fig. 7 ein anderes Arbeitsprogramm der erfindungsgemäßen Läpp- oder Honmaschine.

Die in den Figuren 1 und 3 dargestellte Läpp- oder Honmaschine ist bis auf die Druckeinheit gleich aufgebaut. Sie besteht aus einem Ständer 1, einer unteren, angetriebenen Läpp- oder Honscheibe 2 und einer oberen, angetriebenen Läpp- oder Honscheibe 3. Zwischen den beiden Läpp- oder Honscheiben 2, 3 befinden sich die zu bearbeitenden Werkstücke 4. Die obere Läpp- oder Honscheibe 3 wird von einem rohrförmigen Teil 5 getragen, an dessen unterem Ende sie drehbar gelagert ist. Durch das rohrförmige Teil 5 geht die Antriebsspindel 6.

Bei der Läpp- oder Honmaschine gemäß Fig. 1 ist das rohrförmige Teil 5 als doppelseitig beaufschlagbare Zylinderkolbenanordnung ausgebildet, die die Druckeinheit darstellt. Ein Ringkolben 7 dieser Zylinderkolbenanordnung teilt das Zylindergehäuse in einen unteren und oberen Zylinderraum.8,9 Von einer Druckmittelquelle 10 wird der untere und obere Zylinderraum 8, 9 mit Druckmittel beaufschlagt. Der Druck in einem Zylinderraum, im Ausführungsbeispiel der untere

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Zylinderraum 8, kann über das als Steueraggregat zur stufenlosen Einstellung der die Druckeinheit beaufschlagenden Kraft dienendes Ventil 11 nach dem vorgegebenen Programm verändert werden. Die doppelseitige Druckbeaufschlagung der Zylinderkolbeneinheit ermöglicht die Veränderung der Kraft von einem Anfangswert Null bis zu einem Maximalwert und umgekehrt nach jedem gewünschten Kuvenverlauf. Die Veränderung könnte auch durch Drucksteuerung im oberen Zylinderraum erfolgen.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Ventil 11 dargestellt. In einem Ventilgehäuse 12 ist ein Ventilkörper 13 an einer Feder 14 abgestuft, die ihrerseits an einem beweglichen Teil 15 einer von einem Gleichstrommotor 16 angetriebenen Spindel 17 abgestützt ist. Dem beweglichen Teil 15 sind zwei Endschalter 18, 19 zugeordnet. Die Endschalter 18, 19 wirken mit einem Ansatz 20 des beweglichen Teils 15 zusammen. Der Endschalter 18 für die Einstellung des maximalen Druckes und der Endschalter 19 für die Einstellung des Anfangs- und Enddruckes sind über Spindeln 21, 22 gegenüber dem Ansatz 20 lageveränderiich. Das Ventil 11 ist mit seinem Eingang 23 an dem oberen Zylinderraum 9 angeschlossen, während sein Ausgang 24 zurück zum Vorratsbehälter der Druckmittelquelle 10 führt. Das Ventil 11 arbeitet als Drossel, Der gewünschte Druck im Zylinderraum 9 wird über die Vorspannung der Feder 14 eingestellt. Die Federvorspannung wird durch Verschiebung des beweglichen Teils 15 durch die Spindel 17 des Motors 16 eingestellt. Der Motor 16 wird nach dem vorgegebenen Druck eingeschaltet undin seiner Drehzahl gesteuert. Statt des beweglichen Teils 15 mit der Spindel 17 und dem Motor 16 und den. Endschaltern 18, 19 kann in einfachster Ausführung auch eine Kurvenscheibe die Feder 14 abstützen, die das vorgegebene Programm auf ihrer Peripherie trägt. Außerdem ist es möglich _y den Ventilkörper 13 elektromagnetisch zu verstellen. In Fig. 4 ist eine dafür geeignete elektrische Steuerungseinrichtung dargestellt. An einem

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Potentiometer wird beispielsweise der zeitliche Verlauf der Anstiegsflanke zum Anheben der Kraft von Null bis auf den Maximalwert vorgegeben. Dieser Vorgabewert wird im Zeitglied verarbeitet. An einem nachgeschalteten Potentiometer können die oberen und unteren Druckgrenzen eingestellt werden. In einem nachgeschalteten Gerät kann der eigentliche Kurvenverlauf eingestellt werden. Nach der von diesem Gerät gelieferten Kurve wird ein eine Magnetspule, speisendes Gerät gesteuert, das selbständig Spannungsschwankungen ausregelt. Die Magnetspule wirkt direkt auf den Ventilkörper 13 ein.

Die Druckeinheit gemäß Fig. 3, die für Läpp- oder Honmaschinen kleinerer Bauart besonders geeignet ist, weist als Druckeinheit einen Spinfeiantrieb auf. Auf dem rohrförmigen Teil 5 sitzen zwischen einer unteren und oberen Schulter 25 _s 26 hintereinander zwei Schraubenfedern 27> die durch einen Ring 32 getrennt sind. An den Ring 32 greift ein Arm 28 eines auf einer Gewindespindel 29 beweglichen Böckchens 30 an. Die Spindel 29 ist drehbar im Ständer 1 der Läpp- oder Honmaschine gelagert. Die Spindel 29 wird von einem Elektromotor 31 angetrieben, der nach dem vorgegebenen Programm gesteuert wird.

In den Figuren 5 bis 7 sind die Arbeitsdiagramme der erfindungsgemäßen Läpp- oder Honmaschine dem Arbeitsdiagramm einer bekannten Läpp- oder Honmaschine gegenübergestellt. Wie bereits eingangs erläutert, erfolgt bei bekannten Läpp- oder Honmaschinen die Anhebung des Druckes bzw. der Kraft der Druckeinheit stufenweise. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, beginnt die Bearbeitung mit einer Kraft K.. Diese Kraft ist zu Beginn der Bearbeitung zu groß, so daß der optimale spezifische Arbeitsdruck überschritten wird und die Gefahr besteht, daß einzelne Werkstücke die Läppscheibe anfressen. Am Ende der Bearbeitung mit der Kraft K^ dagegen ist die Kraft zu klein, um einen optimalen Arbeitsdruck zu ergeben.

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Hier besteht zwar nicht mehr die Gefahr des Fressens, doch wird am Ende der Bearbeitung mit der Kraft K. die Maschine nicht mehr optimal gefahren. Unmittelbar nach Anheben der Kraft von K. auf Kmax besteht das gleiche Problem wie am Anfang der Bearbeitung. Die Kraft Kmax ist zu groß für einen optimalen spezifischen Arbeitsdruck, so daß die Läppscheibenfläche angefressen wird. Um die Preßgefahr möglichst klein zu halten, ist es notwendig, möglichst lange mit der verminderten Kraft K. die Maschine zu fahren. Dies wirkt sich in einer Verlängerung der gesamten Bearbeitung aus. Da aber andererseits gewünscht wird, mit möglichst kurzen Bearbeitungszeichen auszukommen, steigert man die Kraft auf Kmax schon zu einem Zeitpunkt, an dem noch ein Abreißen des Läppfilmes und ein Fressen an der Werkstückoberfläche oder Läppscheibenfläche eintreten kann. Für das Endprodukt wirkt sich dies in einer nicht optimalen Formgenauigkeit auS-

Eine höhere Formgenauigkeit bei gleichzeitiger, kürzerer Bearbeitungszeit kann mit der erfindungsgemäßen Läpp- oder Honmaschine erreicht werden, bei der die Kraft stufenlos bis auf den Wert Kmax gesteigert wird. Bei einer linearen Kraftanhebung nach Fig. 6 wird nur annähernd mit optimalem spezifischem Druck gearbatet. Dies gilt insbesondere für die Kraftanhebung im mittleren Bereich. Optimale Ergebnisse erhält man aber, wenn das Programm die Kraft nach einer S-Kruve vom Wert Null auf den Wert Kmax anhebt, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Die Kurve für die Kraftanhebung ist nach der Gauß¹sehen Glockenkurve für Maßverteilungen bestimmt. Wie ein Vergleich der Figuren 6 und 7 mit der Fig. 5 zeigt, wird die gesamte Arbeitszeit aufgrund der kontinuierlichen Kraftanhebung bis auf den maximalen Wert für den optimalen spezifischen Arbeitsdruck bei der erfindungsgemäßen Läpp- oder Honmaschine verkürzt. Neben der

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kürzeren Bearbeitungszeit erbringt die Erfindung eine bessere Formgenauigkeit der Werkstücke.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

Läpp- oder Honmaschine mit einer auf die Läpp- oder Honscheibe einwirkenden Druckeinheit und einem Steueraggregat, mit dem die die Druckeinheit beaufschlagende Kraft einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Steueraggregat (11 in Fig. 1; 5± in Fig. 3) zur stufen-

die
losen Einstellung der/Druckeinheit (5,7,8,9,10 in Fig. 1; 5,25,26,27,28,29,30 in Fig. 3) beaufschlagende Kraft nach einem vorgegebenen Programm (Fig. 6, Fig. 7) eingerichtet ist, bei dem die Kraft von einem Anfangswert, z.B. Null, bis auf einen Maximalwert ansteigt, dann auf diesem Maximalwert für eine vorbestimmte Zeit gehalten wird und schließlich bis auf einen Endwert, z.B. Null, abnimmt.
2. Läpp- oder Honmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steueraggregat (11 in Fig. 1; 31 in Fig. 3) zur stufenlosen Einstellung der Kraft von dem Anfangswert bis zu dem Maximalwert in der Weise eingerichtet ist, daß die Kraft nach einer S-Kurve ansteigt. (Fig. 7)
3. Läpp- oder Honmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinheit (5,7,8,9,10) eine mit Druckmittel beaufschlagbare Zylinderkolbeneinheit (7,8,9) und das Steueraggregat (11) ein an der Druckmittelzufuhr (10) angeschlossenes Druckventil ist.
4. Läppr oder Honmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckventil (11) einen gegen eine Feder (14) gelagerten Ventilkörper (13) aufweist, wobei zur Einstellung der den Druck des Druckmittels bestimmenden Federvorspannung ein auf die Feder (14) nach dem vorgegebenen Programm einwirkender Antrieb (15,16,17) vorgesehen ist.

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5. Läpp- oder Honmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Antrieb (15,16,17) für den Anfangs-

. und Enddruck und für den Maximaldruck Endschalter (18,19) zugeordnet sind.
6. Läpp- oder Honmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckeinheit (5,25,26,27,28,29,30) einen nach dem Programm gesteuerten elektromotorischen Spindelantrieb (29,30) aufweist, dessen längs der Spindel (29) bewegliches Teil (30) über eine Feder (27) auf die Läpp- oder Honscheibe einwirkt.

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