DE2554114A1

DE2554114A1 - Vorrichtung zur steuerung der zustellbewegung eines oberflaechenbearbeitungswerkzeuges, insbesondere eines honwerkzeuges

Info

Publication number: DE2554114A1
Application number: DE19752554114
Authority: DE
Inventors: Albert Ing Grad Bender
Original assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Gehring GmbH and Co KG
Priority date: 1975-12-02
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1977-06-16
Also published as: DE2554114C2

Description

Vorrichtung zur Steuerung der Zustellbewegung eines Ober-
flächenbearbeitungserkzeuges, insbesondere eines Honwerkzeuges Die Erfindung betrifft elne Vorrichtung zur Steuerung der Zustellbewegung eines Oberflächenbearbeitungswerkzeuges, insbesondere eines Honwerkzeuges, mit einem das vom Schleifdruck des Werkzeuges abhängige Widerstandsmoment messenden, axial zur Werkzeugspindelachse liegenden drehbar angeordneten Steuerteil Eine bekannte Vorrichtung dieser Art wird zum Umschalten eines Honwerkzeuges von El- auf Feinzustellung verwendet Bei der sogenannten Eilzustellung werden die Honleisten rasch aus dem Honwerkzeug ausgefahren und an die zu bearbeitende Werkstückober fläche herangeführt. Bei der Beruhrung mit der Oberfläche soll dann auf Feinzustellung umgeschaltet werden, so daß die Honsteine die Werkstückoberfläche feinfühlig anschneiden können.
Bei der bekannten Vorrichtung dient zu dieser Umschaltung ein als Drehschieber ausgebildeter Hydraulikzylinder. Die Honleisten werden in Eilzustellung rasch ausgefahren, wobei die beim Anlaufen des Honwerkzeuges am Werkstück entstehende Reibungsmitnahme dazu benutzt wird, den Hydraulikzylinder um seine Längsachse zu drehen. Dadtrrcfi wlrd eine den Druckmittelrücklauf während der Eilzustellung ermöglichende Steuerbohrung verschlossen und dadurch von Eil- auf Feinzustellung umges.ri Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung, daß infolge der Elastizität des gesamten Hydrauliksystems, durch Aufblähen der Dichtungen, Leckagen, Luft im Öl und dgl. kein exakter Umsteuerpunkt erreicht wird, so daß ein feinfühliges Anschneiden der Honsteine am Werkstück nicht gewährleistet ist. Außerdem ist die Vorrichtung mit einer hydraulischen Feinzustellung verbunden und kann nicht ohne weiteres bei mechanischen Zustellsystemen eingesetzt werden.
Bei einer anderen bekannten, hydraulisch arbeitenden Vorrichtung zur Steuerung der Zustelleinrichtung von Honleisten wird der durch Reibung der Honleisten an der Werkstückwandung hervorgerufene Druckanstieg im Hydraulikzylinder als Signal zum Umschalten von Eil- auf Feinzustellung benutzt. Der Druckanstieg wird mit einem Druckwächter gemessen, durch den bei überschreiten eines vorgegebenen Druckes die Umschaltung von Eil- auf Feinzustellung eingeleitet wird. Der über den Druckanstieg vom Druckwächter gemessene Reibwid er stand ist aber größer als der beim Anfahren der Honleisten an die Werkstückbohrung hervorgerufene Reibwiderstand, da auch an dem im Hydraulikzylinder geführten Kolben und zwischen der Zustellstange, dem zum Ausfahren der Honleisten dienenden, an einer Spreizstange vorgesehenen Konus und den Honleisten des Werkzeuges erhebliche Reibwiderstände auftreten, die ebenfalls zu einem Druckanstieg im Hydraulikzylinder beitragen. Der Druckwächter muß daher so eingestellt werden, daß er erst bei einem relativ hohen Druck anspricht, wodurch ein feinfühliges Anschneiden der Honsteine am Werkstück nicht immer gewährleistet ist.
Besonders bei Honwerkzeugen mit kleinem Durchmesser ist eine genaue Feinzustellung notwendig, weil es sonst wegen der nur geringen Verdrehfestigkeit zu einem Werkzeugbruch kommen kann.
Bei dieser bekannten Ausführungsform werden bei der Feinzustellung kleine, einstellbare Ölmengen entweder intermittierend oder kontinuierlich der Druckkammer des Hydraulikzylinders zugeführt. Dieses Zudosieren kleinster Druckmittelmengen hat aber den Nachteil, daß bei den am Anfang eines Zustellimpulses herrschenden niedrigen Drücken die erzielte Mehrkraft nicht ausreicht, um die gesamte Haftreibung des Zusteilsystems zu überwinden. Daher erfolgt während eines solchen ersten Zustellimpulses überhaupt keine Zustellung. Erst beim zweiten oder dritten Impuls ergibt sich dann eine ZustelIung die Jedoch infolge des kleineren Gleitreibwertes wesentlich großer ist als dies einem Impuls entsprechen würde. Es ist daher kein exakt definierter Zustellschritt bei dieser bekannten Ausführungsform gewährleistet.
Schließlich wird bei einer weiteren bekannten Vorrichtung die Zustellbewegung der Honsteine eines Honwerkzeuges durch einen verstellbaren Anschlag begrenzt. Dieser muß auf den kleinsten Bohrungsdurchmesser des zu bearbe lt enden Werkstückes eingestellt werden, so daß er nicht bei Werkstücken verwendet werden kann, die vor dem Zonen größere Maßtoleranzen aufweisen. In einem solchen Fall ist eine einwandfreie und gleichmäßige Oberflächenbearbeitung nicht möglich. Darüber hinaus muß der Anschlag beim Übergang auf andere Bohrungsdurchmesser jeweils neu eingestellt werden, was besonders bei kleineren Werkstückserien zeitaufwendig und danit teuer ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie an Jede Oberflächenbearbeitungsmaschine, auch an solche mit mechanischen Zustellsystemen, angeschlossen werden kann und daß sie eine genaue und feinfühlige Umschaltung der Zustellbewegung gewährleistet.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der drehbare Steuerteil eine an der Werkzeugspindelachse angeordnete Drehmomentennabe ist, in deren Drehbewegungsweg ein eine axiale Bewegungskomponente aufweisendes Verstellglied vorgesehen ist, und daß im Bewegungsweg des Verstellgliedes ein. die Zustellbewegung schaltender Taster liegt.
Beim Anlaufen des Oberflächenbearbeitungswerkzeuges an die zu bearbeitende Werkstückfläche tritt zwischen dem Werkzeug und der Werkstückfläche ein Widerstandsmoment auf, das infolge der Drehmomentennabe eine Relativdrehung zwischen dem Antrieb des Werkzeuges und diesem Werkzeug hervorruft. Das im Drehbewegungsweg der Drehmomentennabe liegende Verstellglied wird infolge dieser- Relativdrehung in axialer Richtung verstellt und betätigt den Taster, der die Umsteuerung von Eilauf Feinzustellung einleitet. Die Drehmomentennabe spricht sehr genau auf das beim Anlaufen des Werkzeuges auf die Bearbeitungsfläche entstehende Widerstandsmoment an, so daß eine exakte Umstellung von Eil- auf Feinzustellung gewährleistet und damit eine einwandfreie Oberflächenbearbeitung möglich sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Gegensatz zu den hydraulisch arbeitenden Steuervorrichtungen wenig störanfällig, so daß stets eine hohe Oberflächengüte der bearbeiteten Werkstücke erreicht wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be-Schreibung, den tinteransprüchen und den Zeichnungen.
Die Erfindung wird anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in einem Axialschnitt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, Fig.2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 im Halbschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung, Fig. 4 im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform einerVorrichtung nach der Erfindung, und Fig. 5 im Schnitt eine Einzelheit der Vorrichtung gemäß Fig. 4 in vergrößerter Darstellung.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform bildet der aus einem etwa ringförmigen oberen und einem unteren, mit einem Boden versehenenAbschnitt 1 und 7 bestehende Anschlußteil ein Gehäuse 8 für den inneren, annähernd zylindrischen Anschlußteil 2. Der untere Abschnitt 7 des äußeren Anschlußteiles ist mit Schrauben 6 lösbar an der unteren Stirnfläche 5 des oberen Abschnittes 1 befestigt. Der obere Abschnitt 1 des äußeren Anschlußteiles ist mit einem koaxial zur Längsachse L der Vorrichtung angeordneten Ansatz 3' versehen, in dessen Bohrung 3 die Werkzeugspindelachse S eingesteckt und befestigt werden kann. Der innere Anschlußteil 2 ragt entgegengesetzt zum Ansatz 3i des äußeren Anschlußteiles 1, 7 durch eine Öffnung 62 im Boden 63 des unteren Abschnittes 7. An der Stirnseite des aus dem Gehäuse 8 ragenden Endabschnittes des inneren Anschlußteiles 2 ist eine Vertiefung 4 vorgesehen, in der das in Fig. 1 nur angedeutete Honwerkzeug H gesteckt und in dieser befestigt werden kann, Die koaxial zueinander und zur Längsachse L der Vorrichtung liegenden beiden Anschlußteile bilden einen Teiles als Drehmomentennabe ausgebildeten Steuerteiles. Der äußere Anschlußteil dient dabei als Gehäuse für die Drehmomentennabe, so daß die innerhalb des Gehäuses liegenden Teile vor Verschmutzung oder Beschädigung sicher geschützt sind. Der innere Anschlußteil 2 ist mit zwei in Axialrichtung mit Abstand voneinander liegenden Wälzlagern 9 und 10 verdrehbar am äußeren Anschlußteil 1, 7 abgestützt. Wie Fig.1 zeigt, liegen die beiden Wälzlager 9, 10 auf Jeweils einer Seite einer flanschartigen Verbreiterung 11 des inneren Anschlußteiles 2. In der Verbrei-Xrung 11 sind drei mit gleichem Winkelabstand voneinander liegende, radial und senkrecht zur Längsachse L der Vorrichtung verlaufende Durchgangsöffnungen 12 vorgesehen, in denen Jeweils ein zylindrischer Paßstift 13 unverschieblich gelagert ist. Jeder Paßstift 13 ragt mit seinem radial äußeren Endabschnitt 15 aus der Durchgangsöffnung 12 in eine in der Stirnfläche des unteren Abschnittes 7 des äußeren Anschlußteiles vorgesehene hutförmige Vertiefung 14. Innerhalb der Vertiefungen 14 liegt Jeder Zylinderstift 13 mit seinem Endabschnitt 15 an dem Endabschnitt 16 eines als Hubbolzen ausgebildeten Verstellgliedes 17 an, das in einer parallel zur Drehachse des Steuerteiles 1, 2, 7 verlaufenden Durchgangsöffnung 18 im oberen Abschnitt 1 des äußeren Anschlußteiles untergebracht ist. Das Verstellglied 17 weist einen oberen, zylindrischen Abschnitt 59 auf, an dessen vom Endabschnitt 16 abgewandter Stirnseite ein ringförmiges Schaltelement 20 mit Schrauben 20' lösbar befestigt ist, so daß dieses beispielsweise bei Beschädigung einfach ausgewechselt werden kann.
Der zylindrische obere Abschnitt 59 schließt an den im Durchmesser größeren unteren Endabschnitt 16 des Verstellgliedes 17 an. Das Verstellglied 17 ist in Axialrichtung innerhalb der Durchgangsöffnung 18 verschiebbar, wobei die Durchgangsöffnung über einen großen Teil ihrer Länge-gleichen Durchmesser wie der Endabschnitt 16 des Verstellgliedes 17 hat, so daß dieses spielfrei in der Durchgangsöffnung geführt ist. Die Durchgangsöffnung 18 hat, wie Fig. 1 zeigt, einen im Durchmesser verringerten Endabschnitt 195 in dem das vom Endabschnitt 16 abgewandte Ende desoberen zylindrischen Abschnittes 59 des Verstellgliedes 17 splelfrel geführt ist.
Im Betrieb rotiert die Werkzeugspindelachse S in Richtung des Pfeiles P in Flg, 2. Wenn die Honleisten des Honwerkzeuges H noch nicht ausgefahren sind, rotieren die beiden Anschlußteile des Steuerteiles ebenfalls in Richtung des Pfeiles P. Um dabei eine Relativdrehung zwischen den beiden Anschlußteilen Zu verhindern, sind das Verstellglied 17 und der Zylinderstift 13 federbelastet. Zu diesem Zweck ist der obere zylindrische Abschnitt 59 des Verstellgliedes 17 von einer Schraubendruckfeder 22 umgeben, die sich mit einem Ende am Endabschnitt 16 und mit ihrem anderen Ende am Absatz 19 in der Durchgangsöffnung 18 abstützt (Fig. 1). Der Zylinderstift 13 ist ebenfalls durch eine Schraubendruckfeder 24 entgegen Drehrichtung P des Steuerteiles vorbelastet (Fig. 2). Die Feder 24 ist in einer im unteren Abschnitt 7 des äußeren Anschlußteiles liegenden Durchgangsöffnung 23 untergebracht, die etwa tangential zum inneren Anschlußteil 2 verläuft. Die Feder 24 stützt sich mit einem Ende in einer am Endabschnitt 15 des Sylinderstiftes 13 vorgesehenen Vertiefung 15' und mit ihrem anderen Ende an einer in die Durchgangsöffnung 23 eingeschraubten Madenschraube 52 ab, mit der die Spannung der Feder 24 einstellbar ist. Die Madenschrauben 52 liegen vollständig innerhalb der Durchgangsöffnungen 23, so daß an der Außenseite desfäußeren Anschlußteiles 1, 7 keine Vorsprünge gebildet werden, die im Betrieb zu Verletzungen führen könnten. Die Zylinderstifte 13 liegen infolge der Spannung der Federn 24 mit ihrem Endabschnitt 15 am Endabschnitt 16 der Verstellglieder 17 an, die ihrerseits durch die Federn 22 in Richtung auf die Ausnehmungen 14 belastet sind. Dabei liegt der Schaltring 20 auf dem oberen Abschnitt 1 des äußeren Anschlußteiles auf (Fig. 1).
Bei der Eilzustellung, d.h. bei dem raschen Ausfahren der Honleisten des Honwerkzeuges, werden die beiden Anschlußteile infolge der Vorspannung der Federn 22 und 24 in der in Fig. 2 dargestellten Lage gehalten, in der die Zylinderstifte 13 an den Verstellgliedern 17 anliegen Beim Andes erkstttces laufen der Honleisten gegen die Bohrungswandung entsteht ein der Drehrichtung P des Honwerkzeuges entgegengerich tetes Reibnoment, wodurch der innere Anschlußteil 2, der mit dem Honwerkzeug H verbunden ist, entgegen der Drehrichtung P relativ zum äußeren, mit der Werkzeugspindelachse S verbundenen Anschlußteil 1, 7 verdreht wird. Dabei werden die Zylinderstifte 13 innerhalb der Ausnehmungen 14 entgegen Drehrichtung P verdreht und drücken die Verstellglieder 17 gegen die Kraft der Federn 22 innerhalb der Durchgangsöffnungen 18 nach oben. Um diese Axialbewegung der Verstellglieder 17 zu ermöglichen' ist das freie Ende des Endabschnittes 16 in Richtung auf den Zylinderstift 13 kegelförmig verjüngt ausgebildet. Der Mantel dieses Kegels bildet eine Führungsfläche 55, an der der Endabschnitt 15 des Zylinderstiftes 13 anliegt. Infolge dieser kegeligen Führungsfläche 55 wird das Verstellglied 17 bei der Relativdrehung des inneren Anschlußteiles 2 gegenüber dem äußeren Anschlußteil 1, 7 axial verschoben. Der fest mit dem Verstellglied 17 verbundene Schaltring 20 wird dabei vom oberen Abschnitt 1 des äußeren Anschlußteiles abgehoben und gelangt in den Bereich eines maschinenseitig fest angeordneten, im Ausführungsbeispiel als Näherungsschalter ausgebildeten Tasters 21, der den Schaltring 20 berührungsfrei abtastet und ein entsprechendes elektrisches Signal abgibt, das in bekannter Weise die Umsteuerung auf Feinzustellung der Honleisten auslöst. Durch Verwendung des NEherungsschalters 21 wird ein Verschleiß des Schaltringes So vermieden, wodurch eine lange Betriebsdauer des Steuerteiles gewährleistet ist. Durch Verwendung des ringförmigen Schaltelementes 20 ist sichergestellt, daß in jeder Lage des Steuerteiles augenblicklich die Umschaltung auf Feinzustellung erfolgen kann. Um ein sachtes und schonendes Anschneiden der Honsteine zu gewährleisten, sind die Federn 24, mit denen dle Zylinderstifte 13 entgegen Drehrichtung ? vorbelastet sind, so eingestellt, daß das bereits bei der ersten RerUhruRg der Honsteine mit der Bohrungswand des Werksckes auftretende geflne Reibmoment zur Umsteuerung von Eil- auf Feinzustellung ausreicht. Die Größe der Vorspannung der Feder 24 läßt sich in vorteilhafter Weise durch die Madenschrauben 52 einstellen, so daß das Steuert optimal an die gegebenen Arbeitsbedinungen angepaßt werden kann Die Breite der Ausnehmungen 14, in die die Endabschnitte 16 und 15 der Verstellglieder 17 und der Zylinderstifte 13 ragen, ist so gewählt> daß der innere Anschlußteil 2 lediglich über einen Winkelbereich von etwa 5° gegenüber dem äußeren Anschlußteil 1, 7 verdreht werden kann. In der verdrehten Lage liegen dIe Zylinderstifte 13 mit ihren Endabschnitten 15 und der Kraft der Federn 24 an der einen Anschlag bildenden Wandung 53 der Vertiefungen 14 an. Infolge des geringen Verstellwinkels sind kurze Verstellwege gewährleistet, die4'nsbesondere bei der Umschaltung von Fein- auf Eilzustellung- vorteilhaft sind, da in diesem Fall die Verstellglieder 17 unmittelbar nach dem Abheben der Honleisten von der Bohrungswandung in Axialrichtung nach unten verschoben werden und dadurch den Schaltring 20 aus dem Abtastbereich des Näherungsschalters 21 führen. In der verdrehten Lage deiinneren Anschlußteiles 2 nehmen die Verstellglieder 17 und der Schaltring 20 die in Fig.1 durch strichpunktierte Linien dargestellte Lage ein. Da die Zylinderstifte 13 und die Verstellglieder 17 mit gleichem Winkelabstand voneinander angeordnet sind, wird der Schaltring 20 ilber den Umfang der Drehmomentennabe gleichmäßig angehoben, so daß der Näherungsschalter 21 den Schaltring 20 einwandfrei über dessen gesamten Umfang abtasten kann. Werden die Honsteine von der Bohrungswandung zurückgezogen und damit die Reibung zwischen den Honleisten und der Bohrungswandung aufgehoben, so werden die Verstellglieder 17 durch die Kraft der Federn 22 nach unten gedrückt, wodurch die Zylinder stifte 13 infolge der Führungsflächen 55 entgegen der Kraft der Federn 24 in ihre Ausgangslage zurückgedreht werden.
Dadurch gelangt der Schaltring 20 aus dem Abtastbereich des Näherungsschalters 21, der dann die Umsteuerung von Feinauf Eilzustellung auslöst. Zn der Ausgangslage (Fig. 2) ist durch die Federn 24 eine spielfreie Anlage der Zylinderstifte 13 an der Führungsfläche 55 der Verstellglieder 17 gewährleistet, so daß beim erneuten Ausfahren der Honsteine die Umsteuerung unmittelbar erfolgt. Damit die beim Einschalten des Drehantriebes für die Werkzeugspuindelachse S auftretende Relat Ivdrehung zwischen den beiden Anschlußt eilen nicht zu einem Auslösen des Näherungsschalters 21 führt, wird dieser in bekannter Weise erst kurze Zeit nach Einschalten des Drehantriebes eingeschaltet.
Die in Fig.3 dargestellte ausführungsform der Drehmomentennabe ist besonders für kleine Honwerkzeuge geeignet. Bei dieser Ausführungsform ist der äußere Anschlußteil 1a einteilig ausgebildet, der den Inneren Anschlußteil 2a koaxial umgibt. Der äußere Anschlußteil 1a ist hülsenförmig ausgebildet und weist an seinem einen Ende einen Flansch 25 auf, der In ein Ansatzstück 3a' bergertt AL-'--f das Ansatzstck wird die Werkzeugspindelachse 3 aufgesetzt, die mit ihrer Stirnfläche auf dem Flansch 25 aufliegt Zur Verbindung der Werkzeugsplndelachse S mit der Drehmomentennabe wird auf die Werkzeugspindelachse eine Überwurfmutter 26 geschraubt, die den äußeren Anschlußteil 1a umgibt und dessen Flansch 25 untergreift. Das Honwerkzeug, das in fig. 3 nicht dargestellt ist, wird durch eine Öffnung 64 im Boden einer überwurfmutter 65 in den Innenkonus 4a gesteckt, der an dem der Werkzeugspindelachse S gegenüberliegenden und Über den äußeren Anschlußteil la überstehenden Endabschnitt des inneren Anschlußteiles 2a vorgesehen ist. Das Honwerkzeug wird dann mit der diesen Endabschnitt umgebenden überwurfmutter 65 mit dem inneren Anschlußteil 2a drehfest verbunden.
Der innere Anschlußteil 2a ist entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform mit zwei mit Axialabstand voneinander liegenden Wälzlagern 9a und 10a drehbar in einer Bohrung 27 des äußeren Anschlußteiles la gelagert. Wie in Fig. 3 dargegestellt ist, ist der innere Anschlußteil 2a über das Wälzlager 9a und mit einem Ring 28 axial unbeweglich im äußeren Anschlußteil la gehaltert. Der Ring 28 ist in das von der Werkzeugspindelachse S abgewandte Ende des äußeren Anschlußteiles la eingeschraubt und liegt am Wälzlager 10a an. Entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform ist innere Anschlußteil 2a im Bereich zwischen den beiden Wälzlagern 9a5 10a mit einer flanschartigen Verbreiterung lla versehen, in der drei mit gleichem Winkelabstand voneinander liegende radiale Durchgangsöffnungen 12a vorgesehen sind, in denen Jeweils ein zylindrischer Stift 13a eingeschraubt ist.
Die Stifte 13a ragen mit ihrem radial äußeren Endabschnitt 15a über die flanschartige Verbreiterung lla und durch Öffnungen 14a im äußeren Anschlußteil la und durch schlitzförmige Öffnungen 16a eines ringförmigen Verstellgliedes 57, das an der Außenseite 29 des äußeren Anschlußteiles la anliegt.
Durch die zylindrischen Stifte 13a wird die Relativdrehung zwischen dem inneren und dem äußeren Anschlußteil 2a bzw. 1a begrenzt. Die Öffnungen 14a sind so breit, daß der Verdrehwinkel zwischen den beiden Anschlußteilen 50 beträgt. Am äußeren Anschlußteil la ist ein von diesem abstehender Stift 30 befestigt, der in einen in Axialrichtung der Drehmomentennabe verlaufenden Schlitz 31 im ringförmigen Verstellglied 57 eingreift, so daß das Verstellglied gegenüber dem äußeren Anschlußteil nicht verdreht werden kann, Jedoch in Axialrichtung der Drehmomentennabe begrenzt verschieblich ist.
Entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform ist der innere Anschlußteil 2a in Drehrichtung der Werkzeugspindelachse 5 gegenüber dem äußeren Anschlußteil la belastet. Hierzu ist eine Torsionsfeder 24a vorgesehen, deren eines Ende in einer Vertiefung 32 in der Stirnfläche des inneren Anschlußteiles 2a und deren anderes Ende in einer Öffnung 33 eines Stellringes 34 untergebracht ist, der innerhalb des äußeren Anschlußteiles la auf einem nach innen ragenden Bund 35 des äußeren Anschlußteiles aufliegt. Zum Einstellen der Spannung der Torsionsfeder 24a wird der Stellring 34 gedreht und in der eingestellten Lage mit einem Klemmring 36, der durch Schrauben 37 mit dem Stellring verbunden ist, auf dem Bund 35 des äußeren Anschlußteiles la festgeklemmt.
Die Öffnungen 16a im ringförmigen Verstellglied 57, durch die die zylindrischen Stifte 13a ragen, verlaufen in Richtung auf die Werkzeugspindelachse S schräg sur Längsachse der Drehmomentennabe. Wie Fig. 3 zeigt, ist die Breite der Schlitze 16a so gehalten, daß die Stifte 13a an den als Führungsflächen 55a dienenden Längsrändern des Schlitzes anliegen. Am oberen Ende des ringförmigen Verstellgliedes 57 ist das Schaltelement 20a vorgesehen, das vorzugsweise einstückig mit dem Verstellglied 57 ausgebildet ist und vom oberen Ende des Verstellgliedes aus über dessen ganzen Umfang schräg nach außen und nach unten gerichtet ist.
Wenn im Betrieb die Honsteine des Honwerkzeuges ausgefahren und mit der Bohrungswandung des zu bearbeitenden Werkstückes in Berührung kommt, wird der innere Anschlußteil 2a, an dem das Honwerkzeug befestigt ist, infolge der Reibung zwischen den Honsteinen und der Bohrungswand in bezug auf den äußeren: Anschlußteil la entgegen Drehrichtung der Werkzeugspindelachse S gegen die Kraft der Torsionsfeder 24a relativ verdreht. Der Verdrehwinkel wird durch die Zylinderstifte 13a begrenzt, die an der Wandung der Öffnungen 14a im äußeren Anschlußteil la zur Anlage kommen. Bei der Relativdrehung des inneren Anschlußteiles 2a wird das Verstellglied 57 mit dem Schaltring 20a durch die in die schräg liegenden Schlitze 16a eingreifenden Zylind-erstifte 13a in Axialrichtung der Drehmomentennabe verschoben. Ein Verdrehen des Verstellgliedes 57 gegenüber dem äußeren Anschlußteil la wird durch den in den axial verlaufenden Schlitz 31 eingreifenden Stift 30 des äußeren Anschlußteiles verhindert. Bei der Axialverschiebung des Verstellglieds 57 kommt der Schaltring 20a in den Bereich des maschinenseitig fest angeordneten Näherungsschalters 21a, der den Schaltring berührungsfrei abtastet und die Umstellung von Eil- auf Feinzustellung auslöst. Die Spannung der Feder 24a kann mit dem Stellring 34 so eingestellt werden, daß diese Umstellung bereits bei der ersten Berührung der Honsteine mit der Bohrungswandung erfolgt, so daß ein feinfühliges und einwandfreies Anschneiden der Honsteine am Werkstück erreichdwird. Wenn die Honsteine nach der Bearbeitung wieder von der Bohrungswandung zurückgeführt werden, wird der innere Anschlußteil 2a durch die Kraft der Feder 24a wieder in seine Ausgangslage in bezug auf den äußeren Anschlußteil la zurückgedreht, diurch die Anlage der Zylinderstifte 13a am gegenüberliegenden Rand der Öffnungen 14a bestimmt ist. Auch bei dieser Ausführungsform sind nur kurze Verstellwege notwendig, um den Taster 21a zu betätigen, so daß die Umstellung von Fein- auf Eilzustellung bzw. umgekehrt sehr rasch erfolgt, so daß eine genaue Oberflächenbearbeitung erreicht wird. Infolge der kompakten Bauweise der Drehmomentennabe ist diese besonders für kleine Honwerkzeuge geeignet.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeiepiel einer Drehmomentennabe, die am oberen, vom Honwerkzeug abgewandten Ende der Werkzeugspindelachse S in ein Antriebsrad A für den Drehantrieb der Werkzeugspindelachse eingebaut ist.
Der äußere Anschlußteil Ib, der entsprechend den beiden vorhergehenden Ausführungsformen hülsenförmig ausbildet ist, weist eine flanschartige Verbreiterung lib auf, mit der der äußere Anschlußteil auf dem Antriebsrad A aufliegt. In der Öffnung 39 des Antriebsrades A liegt der äußere Anschlußteil Ib mit der Außenseite 38 seines an die flanschartige Verbreiterung lib anschließenden Endabschnittes an. Der äußere Anschlußteil ist mit Schrauben 40 drehfest mit dem Antriebsrad A verbunden. Der innerhalb der Bohrung 44 des äußeren Anschluß-Teiles 1b liegende innere Anschlußteil 2b ist zweiteilig ausgeführt und besteht aus einem unteren hülsenförmigen Abschnitt 45 und einem oberen ringförmigen Abschnitt 46. Der obere Abschnitt 46 ist auf den oberen Endabsschnitt des hülsenförmigen unteren Abschnittes 45 aufgesteckt und mit einem Stift 47 drehfest mit diesem verbunden Der Innere Anschlußteil 2b ist mit zwwei mit Axialabstand voneinander liegenden Wälzlagern 9b und 109b drehbar am äußeren anschlußteil 1b abgestützt. Wie Fig. 4 zeigt, sind die Wälzlager 9b, 19b jeweils auf einem Absatz 66 bzw. 67 an der Innenwandung des äußeren Anschlußteiles 1b bzw. an der äußeren Wandung des unterein hülsenförmigen Abschnittes 45 des inneren Anschlußteiles 2b abgestützt. Die Bohrung 41 des unteren hUlsenförmigen Abschnittes 45 des inneren Anschlußteiles 2b dient zur Aufnahme eines im durchmesser verringerten Endabschnitttes 56 der Werkzeugspindelachse S Der hülsenförmige Abschnitt 45 des inneren Anschlußteiles 2b wird mit einem Paßstück 43 und einer Mutter 42, die auf das freie Ende der Werkzeugspindelachser s aufgeschraubt wird und auf dem unteren Abschnitt 45 und einem Teil des oberen Abschnittes 46 des inneren Anschlussteiles 2b aufliegt 5 drehfest und in Axialrichtung unbeweglich mit der Werkzeugspindelachse verbunden. Um ein leichtes Aufschrauben der Mutter 42 zu ermöglichen, liegt der dieser gegenüberliegende Teil des oberen Abschnittes 46 des inneren Anschlußteiles 2b mit Abstand von der Mutter.
Zur Begrenzung der Relativdrehung des inneren Anschlußteiles 2b gegenüber dem äußeren Anschlußteil Ib ist wenigstens ein zylindrischer Stift 48 vorgesehen, der in einer radial verlaufenden Durchgangsöffnung 49 in der zwischen den beiden Wälzlagern 9b und lOb liegenden flanschartigen Verbreiterung lib des äußeren Anschlußteiles lb befestigt ist. Der Stift 48 ragt mit seinem radial inneren Endabschnitt 15b in eine nutförmige Vertiefung 14b im unteren, hülsenförmigen Abschnitt 45 des inneren Anschiteiles 2b. In der einen Endstellung liegt der zylindrische Stift 48 unter der Kraft einer Torsionsfeder 24b an dem einen Rand der Vertiefung 14b an. Die Torsionsfeder 24b umgibt den äußeren Anschlußteil 1b und ist mit dem einen Endabschnitt 68 in einer Vertiefung 69 an der Stirnfläche der flanschartigen Verbreiterung lib des äußeren Anschlußteiles Ib und mit ihrem anderen Endabschnitt 70 an einem Stellring 34b gehaltert , der einen Teil einer Stelleinrichtung 51 bildet, mit dem die Spannung der Torsionsfeder 24b eingestellt werden kann. Der Stellring 34b liegt an der einen Stirnfläche eines am oberen Abschnitt 46 des inneren Anschlußteiles 2b vorgesehenen Bundes 35 an und kann in jeder eingestellten Lage mit Hilfe eines Klemmringes 36b mit dem er durch Schrauben 37b verbunden ist, gegen den Bund 35b geklemmt werden. Der Klemmring 36b liegt an der anderen Stirnfläche des Bundes 35b an (Fig. 4).
Auf der oberen Stirnfläche 71 des äußeren Anschlußteiles lb sind über den Umfang gleichmäßig verteilt mehrere, im Ausführungsbeispiel drei, Vertiefungen 13b vorgesehen, deren Boden 50 in Drehrichtung P nach hinten und schräg nach oben verläuft (Fig. 5). In Jeder der Vertiefungen 13b ist ein mit dem inneren Anschlußteil 2b verbundenes, als Hubbolzen ausgebildetes Verstellglied 17b untergebracht, dessen Endabschnitt 16b nach unten kegelförmig verjüngt ausgebildet ist. Die Kegelmantelfläche 55b bildet eine führungsfläche, die am Boden 50 der Vertiefung 13b anliegt gt (Fig. 53. Das Verstellglied 17b ist in einer Durchgangsöffnung 18b im oberen Abschnitt 46 des inneren Anschlußtetiles 2b in Axialörichtung der Drehmomennabe verschiebbar gelagert. Entsprechend der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 geht der Endabschnitt 16b, der nahezu spielfrei in der Durchgangsöffnung 18b geführt ist, in einen im Durchmesser verringerten oberen Abschnitt 19b über, der mit seinem freien Endabschnitt in einem entsprerchend verjüngten Abschnitt der Durchgangsöffnung 18b ehenfalls nahezu spielfrei geführt ist. Dieser obere Abschnitt 19b ist von einer Schraubendruckfeder 22b umgeben, die sich mit einem Ende am Absatz 19'b der Durchgangsöffnung 18b und mit ihrem anderen ende auf dem Endabschnitt 16b abstützt.
Infolge der Feder 22b liegt das Verstellglied 17b mit seiner Steuerfläche 55b am Boden 50 der Vertiefung 13b an Auf dem oberen Abschnitt 19b des Verstellgliedes 17b ist ein Schaltring 20b vorzugsweise lösbar befestigt, der In der einen Endstellung des inneren Anschlußteiles 2b gegenüber dem äußeren Anschlußteil 1b auf dem oberen Abschnitt 46 des inneren Anschlußteiles 2b auf liegt (Fig. 4).
Auch bei dieser Ausführungsform wird durch eine Relativ drehung zwischen dem inneren und dem äußeren Anschlußteil der Schaltring 20b in Axialrichtung versschoben, wodurch der im Bewegungsweg des Schaltringes liegende, als Näherungsschalter ausgebildete Taster 21b betätigt wird der dann die Umstellung von Eil- auf Feinzustellung auslöst. Die Axialverschiebung des Schaltrlnges 20b wird dadurch erreicht, daß beim Anlaufen der Honleisten gegen die Bohrungswandung des zu bearbeitenden Werkstückes deer innere Anschlußteil 2b Infolge der Reibung zwischen den onsteInen und der Bohrungswandung entgegengesetzt zur Drehrichtung P der Drehmomentennabe relativ zum äußeren Anschlußteil Ib verdreht wird. Der Verdrehwinkel, der durch die Breite der Vertiefung 14b im inneren Anschlußteil 2b bestimmt ist, beträgt etwa 5°. Bei dieser Relativdrehung gleitet das Verstellglied 17b mit seiner Führungsfläche 55b auf dem schrägen Boden 50 der Vertiefung 13b im äußeren Anschlußteil lb und wird dabei infolge der schrägen Lage des Bodens 50 gegen die Kraft der Feder 22b in Axialrichtung nach oben verschoben und hebt dadurch den Schaltring 20b vom inneren Anschlußteil 2b ab. Der innere Anschlußteil 2b wird gegen die Kraft der Torsionsfeder 24b verdreht. Durch Einstellen der Spannung der Torsionsfeder mit der Verstelleinrichtung 51 kann die Vorspannung der Feder so eingestellt werden, daß der innere Anschlußteil praktisch bei der ersten Berührung der Honleisten minder Bohrungswand relativ verdreht und damit der Schaltring 20b augenblicklich in den Abtastbereich des Näherungsschalters 21b verschoben wird. Beim Zurückfahren der Honleisten von der Bohrungswand wird der innere Anschlußteil 2b durch die Kraft der Torsionsfeder 24b wieder in seine Ausgangslage zurückgedreht (Fig. 4), wobei das Verstellglied 17b durch die Kraft der Feder 22b ständig auf dem Boden 50 der Vertiefung 13b aufliegt, so daß der Schaltring 20b in Axialrichtung s + eit verschoben wird, bis er auf dem inneren Anschlußteil 2b aufliegt.
Wie die Fig. 1 bis 5 zeigen, kann die Drehmomentnnabe bei ent-rechrw¢e Ausgestaltung an Jeder Stelle im Drehantrieb zwischen Antriebsmotor und Oberflächenbearbeitungswerkzeug eingebaut werden. Die Drehmomentennabe läßt sich auch direkt an das Ende der Antriebswelle des Motors für den Drehantrieb der Werkzeugspindelachse anschließen. Sie kann ferner nicht nur für die Umsteuerung von Eil- auf Felnzustellung verwendet werden sondern ist bei entsprechender Ausführung auch für eine drehmomentabhängige Zustellsteuerung, d.h.
für das Aufrechterhalten eines optimalen Arbeitsdrehmomentes, geeignet Ferner kann sie, beispielsweise durch Verwendung stärkerer Federn, auch für eine Begrenzung des maximal zulässigen Arbeitsdrerhmomentes eingesetzt werden, so daß bei Überschreiten des zulässigen Arbeitsdrehmoment es durch die Relativdrehung zwischen den beiden Anschlußteilen beispielsweise der Antrtiebsmotor abgeschaltet und die Gefahr eines Werkzeugbruches vermieden wird - 20 - Ansprüche

Claims

Patent ansprüche 1. Vorrichtung zur Steuerung der Zustellbewegung eines Oberflächenbearbeitungswerkzeuges, insbesondere eines Honwerkzeuges, mit einem das vom Schleifdruck des Werkzeuges abhängige Widerstandsmoment messenden, axial zur Werkzeugspindelachse liegenden, drehbar angeordneten Steuerteil, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der drehbare Steuerteil (1, 2, 7; la, 2a; 1b, 2b) eine an der Werkzeugspindelachse (S) angeordnete Drehmomentennabe ist, in deren Bewegungsweg ein eine axiale Bewegungskomponente aufweisendes Verstellglied (17, 57, 17b) vorgesehen ist, und daß im Bewegungsweg des Verstellgliedes ein die Zustellbewegung schaltender Taster (21, 21a, 21b) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentennabe (1, 2, 7; la, 2a; lb,2b) aus zwei in axialer Richtung gegeneinander unverschieblichen und koaxial zueinander liegenden Teilen besteht, von denen der äußere bzw. innere Teil (1, 7; la bzw. 2b) als Anschlußteil für die Werkzeugspindelachse (5) vorgesehen sind und von denen der innere Teil (2; 2a; 2b) relativ zum äußeren Anschlußteil (1, 7; la; ib), vorzugsweise Uber Wälzlager (9, 10; 9a, 10a; 9b, 10b), verdrehbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativdrehung des inneren Anschlußteiles (2, 2a, 2b) entgegen Drehrichtung (P) des Werkzeuges (H) durch einen æm äußeren Anschlußteil (1, 7; labzw. inneren Anschlußteil (2b) vorgesehenen Anschlag (53) begrenzt ist, der im Bewegungsweg eines am inneren bzw. äußeren Anschlußteil (2, 2a bzw. lb) vorgesehenen Anschlagteiles (13, 13a bzw.

48), wie Stift oder Schraube, liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (53) durch die Wandung einer nutförmigen Ausnehmung (14, 14a, 14b) gebildet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Anschlußteil (2, 2a, 2b) gegenüber dem äußeren Anschlußteil (1, 7; la, Ib) in Drehrichtung (P) des Werkzeuges (H) belastet, vorzugsweise federbelastet, ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (17, 57, 17b) mit einem Schaltelement (20, 20a, 20b) verbunden ist, das axial verschiebbar an der Drehmomentennabe (1, 7, 2; la, 2a; Ib, 2b), vorzugsweise an deren äußeren bzw. inneren Anschlußteil (1, 7; ia bzw. 2b))gelagert ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6j dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentennabe (1, 7, 2; ib, 2b) drei mit gleichem Winkelabstand voneinander liegende Verstellglieder (17, 17b) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagteil (13, 13a) mit seinem über den Umfang des inneren AnschluSteiles (2, 2a) ragenden Endabschnitt (15, 15a) wenigstens teilweise an einer gegenüber der Werkzeugspindelachse (5) geneigten Führungs fläche (55, 55a) anliegt (Fig. 1 bis 3).
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (17, 17b) ein in axialer Richtung der Drehmomentennabe (1, 7, 2; Ib, 2b) verschiebbarer Hubbolzen ist, dessen unterer Endabschnitt (16, 16b) die, vorzugsweise auf dem Mantel eines Kegels liegende, Führungsfläche (55, 55b) aufweist und dessen oberer Endabschnitt (19, l9b) mit dem Schaltelement (20, 20b), vorzugsweise lösbar, verbunden ist (Fig. 1 und 4).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (55b) des Verstellgliedes (17b) an einer durch die Wandung einer im äußeren Anschlußteil (lb) vorgesehenen Vertiefung (13b) gebildeten Gegenfläche (50) anliegt, diein Drehrichtung (P) des Werkzeuges (H) nach hinten und schräg nach oben gerichtet ist (Fig. 4 und 5).
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (17, 17b) in einer axial liegenden Durchgangsöffnung (18 bzw. 18b) des äußeren Anschlußteiles (1, 7)bzw. des inneren Anschlußteiles (2b) geführt und in Richtung auf den Anschlagteil (13) des inneren Anschlußteiles (2) bzw. auf die Gegenfläche (50) des äußeren Anschlußteiles (ob), vorzugsweise durch eine das Verstellglied wenigstens teilweise umgebende Druckfeder (22, 22b), belastet ist und daß das Verstellglied mit seinem die Führungsfläche (55, 55b) aufweisenden Endabschnitt (16,16b) aus der Durchgangsöffnung (18, 18b) ragt.(Fig. 1 und 4).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (57) ein an der Außenseite (29) des äußeren Anschlußteiles (1a) anliegender Ring ist, auf dem das Schaltelement (20a) vorgesehen ist und in dem ein schräg zur Werkzeug spindelachse (S) verlaufender Schlitz (16a) vorgesehen ist, in den der Anschlagteil (13a) eingreift, und daß der Rand (55a) des Schlitzes (16a) die Führungsfläche für den Anschlagteil (13a) bildet (Fig. 3).
13. Vorrichtug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagteil (13, 13a, 48) zwischen zwei Wälzlagern (9, 10; 9a, 10a; 9b, 10b), vorzugsweise in einer radialen Durchgangsöffnung 5 12a bzw. 49) einer flanschartigen Verbreiterung (11, 11a bzw. 11b) des inneren bzw. äußeren Anschlußteiles (2, 2a bzw. 1b) liegt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagteil (13) in Richtung auf den Verstellteil (17) durch eine Feder ( belastet Ist die vorzugsweise etwa tangential zum inneren Anschlußteil (2) verläuft und in eIner Durchgangsöffnung (23) des äußeren Anschlußteiles (1, 7) untergebracht ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der innere bzw. äußere Anschlußteil (2a bzw. 1b) durch eine Torsionsfeder (24a bzw. 24b) in Drehrichtung (P) des Werkzeuges (H) vorgespannt ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Federn (22, 24a, 24b) einstellbar ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Anschlußteil (1, 7) der Drehmomentennabe (1, 2, 7) aus zwei lösbar miteinander verbundenen Abschnitten (1 und 7) besteht, die ein Gehäuse (8) der Drehmomentennabe bilden, und daß¢n dem einen Abschnitt (7) die Durchgangsöffnung (23) für die Feder (24) und die Ausnehmung (14) für den Endabschnitt (15 und 16) des Anschlagteiles (13) und des Verstellgliedes (17) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentennabe (1, 2, 7; la, 2a; lb, 2b) zwischen der Werkzeugspindelachse (S) und dem Werkzeug (H) angeordnet ist.
19. Vorrichtungnach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Anschlußteil (2, 2a) der Drehmomentennabe (1, 2, 7; la, 2a) zum Anschluß an das Werkzeug (H) einen Innenkonus (4, 4a) und der äußere Anschlußteil (1, 7; la) zum Anschluß der Werkzeugspindelachse (S) einen, vorzugsweise konischen, Steckansatz (3, 3a) aufweisen.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis i9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentennabe (lb, 2b) an den vom Werkzeug (H) abgewandten Ende (56) der Werkzeugspindelachse (S) befestigt ist.
21 Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentennabe (1b, 2b) mit dem äußeren Anschlußteil (Ib) in einer Öffnung (39) eines Antriebsrades CA) für den Drehantrieb der Werkzeugspindelachse (S) gehalten ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehwinkel des inneren An schlußteiles {2, 2a, 2b) gegenüber dem äußeren Anschlußteil (1, 7; 1a, 1b) etwa 5° beträgt.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (21, 21a, 21b) ein berührungsfrei arbeitender Wäherungsschalter ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltelement (20, 20a, 20b) ringförmig ausgebildet ist.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (20> 20b) an einer Stirnfläche der Drehmomentennabe (1, 2, 7; 1b, 2b) vorgesehen ist.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 aas Ans dadurch gekennzeichnet, daß das Schalt element (20a) mit einen am äußeren Anschlußteil (1a) vorstehenden Stift (30) verdreh fest, aber, axial beweglich auf dem äußeren, Anschlußteil (1a) gelagert ist
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2Ç, dadurch geRennzeichnet, daß die Drehmomentennabe (i, 2, 7; la, 2a; 2a; 1b, 2b) direkt am Ende der Antriebswelle des Motors für den Drehantrieb der Werkzeugspindelachse (S) angeordnet ist.