DE2204581B2

DE2204581B2 - Steuereinrichtung fuer den bearbeitungsdruck einer laepp- oder honmaschine

Info

Publication number: DE2204581B2
Application number: DE19722204581
Authority: DE
Inventors: Willi 4020 Mettmann; Bovensiepen Hans-Friedr Dipl.-Ing 4021 Metzkausen Caspers
Original assignee: Wolters, Peter, 4020 Mettmann
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1972-02-01
Publication date: 1977-12-08
Also published as: FR2170689A5; DD103843A5; DE2204581A1; JPS5113919B2; IT974177B; US3848365A; JPS4884991A; GB1386041A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck einer Läpp- oder Honmaschine /um l'lanbearbeiten von Werkstücken, mit einer auf die Läpp- oder Honscheibe einwirkende Druckeinheil und mit einem dieser vorgeschalteten Steueraggregat, durch das die die Druckeinheil beaufschlagende Kraft stufenlos nach einem vorgegebenen Programm einstellbar ist, bei dem die Kraft während der Werkstückbearbeitung von einem Anfangswert, z. B. Null, bis auf einen Maximalwert ansteigt, dann auf diesem Maximalwert für eine vorbestimmte Zeit gehalten wird >md schließlich bis auf einen Kndwert, z. B. Null, abnimmt.

Bei bekannten Läpp- oder Honmaschinen besteht die Druckeinheit aus einer doppelseitig mit Druckmittel beaufschlagbaren Zylinderkolbeneinheit. Die Zylinderkolbeneinheit ist über ein Ventil zur Einstellung des die spezifische Anpreßkraft der Läpp- oder Honscheibe auf die /u 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 Werkstükken auf Läpp- oder Honmaschinen besteht nämlich das Problem, daß bei Beginn der Bearbeitung nur eine Teilfläche 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 [Druckeinheit mit der maximalen Kraft beaufschlagt, die nach der gesamten, während der Hauptbearbeitung zu bearbeitenden Werkstückfläche bei optimalem spezifischem Arbeitsdruck bestimmt wird, dann besteht di: Cjefahr, daß dieser Druck zu groß ist und den optimalen spezifischen Arbeitsdruck wegen der bei Beginn der Bearbeitung von der Läpp- oder Honscheibe erfaßten Werkstückteilfläche überschreitet. Der zu hohe spezifische Arbeitsdruck läßt den Läppmittelfilm abreißen, so d:\\\ (lit- läpp· oder Honscheibe von den zu bearbeitenden Werkslücken angefressen wird. Eine maßgenaue Bearbeitung ist dann nicht mehr möglich.

Um diesen Nachteil zu ändern, 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. Dedeutet 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 Formgenauigkeit der Werkstücke nicht optimal.

Bei einer bekannten Steuereinrichtung der eingangs genannten Art ist das Programm danach ausgelegt, daß bei der Druckbeaufschlagung des Läppgutes durch die Läppscheibe dieses nicht zu Bruch geht, wobei am Anfang des Bearbeitungsvorgangs der Druck kontinuierlich von Null bis auf ein Maximum erhöht wird (DL-PS 65 203).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung für den Bearbeitungsdruck einer Läpp- oder Honscheibe zu schaffen, mit der ohne Beeinträchtigung der Oberflächenqualität des Werkstückes der Anfahrvorgang wesentlich verkürzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Steueraggregat unter Berücksichtigung der sich beim Läpp- oder Honvorgang vergrößernden Bearbeitungsfläche des Werkstücks oder der Werkstükke die Kraft derart vergrößert, daß der spezifische Arbeitsdruck im wesentlichen konstant bleibt.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung macht es möglich, während des gesamten Bearbeitungsvorganges, insbesondere am Anfang des Bearbeitungsvorganges, mit dem optimalen Arbeitsdruck zu arbeiten. Daraus resultiert eine insgesamt kürzere Arbeitszeit bei besserer Oberflächengenauigkeit. Optimale Ergebnisse werden erreicht, wenn die Erhöhung der Kraft nach einer S-Kurve erfolgt. Hierbei ist nämlich berücksichtigt, daß die Toleran/.abweichung der zu bearbeitenden Werkstücke der Gauß'schen Verteilungskurve entspricht. Soli nämlich während der gesamten Bearbeitungszeit mit optimalem spezifsehem Arbeitsdruck gearbeitet werden, dann muß die Kraftanhebung über die Zeit in dem Bereich am größten sein, in dem die größte Häufigkeit des Ist-Maßes der Werkstücke liegt. Da nur wenige Werkstücke eine große Toleranzabweichung haben, kann die zeitliche Krafterhöhung zu Beginn der gesamten Bearbeitungszeit und beim Übergang auf die Hauptbearbeitungszeit langsam erfolgen.

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

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

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

Fig. 3 eine Läpp- oder Honmaschine mit einem elektromotorischen Spindelantrieb für die Druckeinheit in Seitenansicht und im Tcilschnitt,

Fig. 4 ein Blockschaltbild für eine elektrische Steuerungseinrichtung,

Fig. 5 ein Arbeitsdiagramm einer bekannten Läpp-

i.

>ier Ho

ier Honmaschine,

Fig.6 ein Arbeitsdiagramm einer bekannten Läppnaschineund

F i g. 7 ein Arbeitsdiagramm der erfindur.gsgemäßen .äpp- oder Honmaschine.

Die in Fig. 1 und J dargestellte Läpp- oder Honmaschine ist bis auf di" Druckeinheit gleich aufgebaut. Sie besteht aus einem Ständer 1, einer unteren, angmnebenen Läpp- oder Honscheibe 2 und einer oberen, angetriebenen l.äpp- oder Honscheibe 3. Zwischen den beiden l.äpp- oder Honscheiben 2, .3 befinden sich die /.ii bearbeitender, Werkslücke 4. Die obere l.äpp- oder Honscheibe 3 wird von einem rohrförmigen Teil 5 getragen, an dessen unterem F.nde sie drehbar gelagert ist. Durch das rohrformige Teil 5 geht die Antriebsspindel 6.

Bei der Läpp- oder Honmaschine gemäß Fig. 1 ist das rohrformige Teil 5 als doppelseitig beaüfschlagbare 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 Zylinderraum 8, kann über das als Steueraggregat zur stufenlosen Einstellung der die Druckeinheit beaufschlagenden Kraft dienendes Ventil U 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 Kurvenverlauf. Die Veränderung könnte auch durch Drucksteuerung im oberen Zylinderraum erfolgen.

In F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Ventil 11 dargestellt. In einem Ventilgehäuse 12 ist ein Ventilkörper 13 an einer Feder 14 abgestützt, 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 lageveränderlich. 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 U 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 und in 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, den Ventilkörper 13 elektromagnetisch zu verstellen. In F i g. 4 ist eine dafür geeignete elektrische Steuerungseinrichtung dargestellt. An einem 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 nachgeschalieten 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 Vemilkörper 13 ein.

Die Druckeinheit gemäß F i g. 3, die für l.äpp- oder Honmaschinen kleinerer Bauart besonders geeignet ist, weist als Druckeinheil einen Spindelantrieb auf. Auf dem rohrförmigen Teil 5 sit/en zwischen einer unteren und oberen Schulter 25, 26 hintereinander zwei .Schraubenfedern 27, die durch einen Ring 32 getrennt sind. An den Ring Ϊ2 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 angemeben. der nach dem vorgegebenen Programm gesteuert wird.

In F i g. 5 bis 7 ist das Arbeitsdiagramm der erfindungsgemäßen Läpp- oder Honmaschine den Arbeitsdiagrammen bekannter Läpp- oder Honmaschinen gegenübergestellt. Wie bereits eingangs erläutert, erfolgt bei bekannten Läpp- oder Honmaschinen die Anhebung des Druckes bzw. der Kraft der Druckeinheit stufenweise. Wie aus F i g. 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 ein/eine Werkstücke die l.äppscheibe anfressen. Am Ende der Bearbeitung mit der Kraft K.\ dagegen ist die Kraft zu klein, um einen optimalen Arbeitsdruck zu ergeben.

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 K',,,.,, besteht das gleiche Problem wie am Anfang der Bearbeitung. Die Kraft K',„._a ist zu groß für einen optimalen spezifischen Arbeitsdruck, so daß die Läppscheibenfl iche angefressen wird. Dm die Freßgefahr 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 AC,,,.,, schon zu einem Zeitpunkt, an dem noch ein Abreißen des Läppfilmes und ein Fressen an der Werkstückoberfläche oder Läppscheibenflächc eintreten kann. Für das Endprodukt wirkt sich dies in einer nicht optimalen Formgenauigkeit aus.

Eine höhere Formgenauigkeit bei gleichzeitiger, kürzerer Bearbeitungszeit kann mit einer Läpp- oder Honmaschine erreicht werden, bei der die Kraft stufenlos bis auf den Wert K₁₁₁^ gesteigert wird. Bei einer linearen Kraftanhebung nach Fig. 6 wird nut aniihernd mit optimalem spezifischem Druck gearbeitet Dies gilt insbesondere für die Kraftanhebung in mittleren Bereich. Optimale Ergebnisse erhält man abet wenn erfindungsgemäß das Programm die Kraft nacl einer S-Kurve vom Wert Null auf den Wert K,„, anhebt, wie in F i g. 7 dargestellt ist. Die Kurve für di Kraftanhebung ist nach der Gaußschen Glockenkurv für Maßverteilungen bestimmt. Wie ein Vergleich de F i g. 7 mit den F i g. b und 5 zeigt, wird die gesamt Arbeitszeit aufgrund der S-kurvenförmigen Kraftanh(

bung bis auf den maximalen Wert für den optimalen spezifischen Arbeitsdruck bei der erfindungsgemäöen Läpp- oder Honmaschine verkürzt. Neben der kürzeren Bearbeitungsz.eit erbringt die Erfindung eine bessere lormgenauigkeit der Werkstücke.

Hierzu 5 Iilatl Zcichiuiimcn

Claims

Patentanspruch:

Steuereinrichtung für den BearbeitunErsdruck einer Läpp- oder Honmaschine zum Plantk -ilen von Werkslücken, mit einer auf die Lä[ . oder Honscheibe einwirkenden Druckeinheit und mit einem dieser vorgeschalteten Steueraggregat, durch das die die Druckeinheit beaufschlagende Kraft stufenlos nach einem vorgegebenen Programm einstellbar ist. bei dem die Kraft während der Werkstückbearbeitung von einem Anfangswert, z. B. Null, bis auf einen Maximalwert ansteigt, dann auf diesem Maximalwert für eine vorbestimmte Zeit gehallen wird und schließlich b^;s auf einen Endwert, /. U. Null, abnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Steueraggregai (11; 31) unter Berücksichtigung der sich beim Läpp- oder Honvorgang vergrößernden Bearbeitungsfläche des Werkstücks oder der Werkstücke (4) die Kraft derart vergrößert, daß der spezifische Arbeitsdruck im wesentlichen konstant bleibt.