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Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten
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von Lagerflächen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten
von Lagerflächen mit geringem Freistich, bei dem ein Honstein in Schwingung versetzt
und gegen die rotierende Lagerfläche angepreßt wird. Die Erfindung betrifft ebenfalls
eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Lagerflächen mit geringem Freistich, mit einem
Drehantrieb für die Lagerfläche, einem Schwingantrieb für einen Honstein, sowie
eine Steuereinrichtung zur Umsteuerung der Schwingbewegung.
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Bei Lagerflächen dieser Art, d.h. ohne oder mit nur einem geringen
Freistich, ist es nicht möglich, durchO berlaufen des Honwerkzeuges zu beiden Seiten
der zu bearbeitenden Fläche eine gleichmäßige Bearbeitung zu erreichen. Daher wurde
schon vorgeschlagen, die Bearbeitung dieser Lager-
flächen mit einem
Stein vorzunehmen, der in Richtung auf die zu bearbeitende Fläche gesehen einen
etwa H-förmigen Querschnitt aufweist. Da ein solcher Stein an seinen beiden Seiten
eine größere Auflagefläche und daher mehr Bearbeitungsmaterial aufweist, kann damit
der fehlende Oberlauf kompensiert werden.
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Beim Honen von Sacklochbohrungen ist es schon bekannt, das Honwerkzeug
periodisch zwischen einem langen Hub, der von einem unteren Umkehrpunkt nahe der
inneren Begrenzung der Bohrung bis zu einem oberen Umkehrpunkt reicht, bei dem das
Honwerkzeug den Bohrungseingang überläuft, und einem Kurzhub automatisch umzuschalten,
bei dem das Honwerkzeug im Bereich der inneren Begrenzung der Bohrung arbeitet (DE-OS
1 963 233).
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Es hat sich nun gezeigt, daß für ein gutes Tragbild des Wälzkörpers
nicht nur eine außerordentlich genaue Verarbeitung der Lagerfläche erforderlich
ist, sondern daß eine leichte Balligkeit der Lagerfläche von besonderem Vorteil
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs
genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, bei Lagerflächen ohne oder nur mit
geringem Freistich eine leichte Balligkeit herzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren der
eingangs genannten Art vor, bei dem der Honstein in einer aus mindestens zwei Einzelschwingungen
zusammengesetzten Bewegung quer zur Lagerfläche geführt wird.
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Mit Hilfe dieser Maßnahmen ist es daher möglich, durch geeignete Auswahl
der Einzelschwingungen die durchschnittliche Bearbeitungszeit an den einzelnen Stellen
der Lagerflächen auszuwählen. Damit kann eine Balligkeit je nach dem gewünschten
Ausmaß hergestellt werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Honstein in einer
aus einer Grund- und einer Zusatzschwingung bestehenden Bewegung geführt, wobei
die Grundschwingung eine niedrigere Frequenz und eine größere Amplitude aufweist
als die Zusatzschwingung. Dabei kann die Grundschwingung dazu dienen, den Honstein
von der einen Seite der Lagerfläche zur anderen zu führen, wobei also die Amplitude
der Grundschwingung etwa der halben Lagerflachenbreite entspricht. Die höherfrequente
Zusatzschwingung übernimmt dann den größten Teil der Honarbeit.
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Um ein verstärktes Bearbeiten der Lagerfläche im Bereich ihrer Ränder
zu ermöglichen, sieht die Erfindung weiter vor, daß die Grundschwingung im Bereich
ihrer größten Auslenkung unterbrochen wird. Durch dieses Verharren des Honsteines
im Außenbereich wird also die durchschnittliche Verarbeitungsdauer in diesem Bereich
vergrößert, so daß es hier zu einem größeren Material abtrag und damit zu der gewünschten
Bombierung kommt.
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Der Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe eine leichte Bombierung
der Lagerfläche hergestellt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung
eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vor,
die erfindungsgemäß
eine Bewegungseinrichtung zur Relativbewegung zwischen Honstein und Lagerfläche
in einer aus mindestens zwei Einzelschwingungen zusammengesetzten Bewegung enthält.
Es findet dabei vorzugsweise ein möglichst schmaler Honstein Verwendung. Die Erfindung
schafft also eine Vorrichtung, mit der es möglich wird, Lagerflächen mit der gewünschten
Bombierung herzustellen.
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Die Erfindung sieht vor, daß die Bewegung aus der Oberlagerung einer
Grundschwingung und einer Zusatzschwingung besteht, wobei die Grundschwingung niedrigere
Frequenz und größere Amplitude als die Zusatzschwingung besitzt. Die Grundschwingung
dient im wesentlichen dazu, den Honstein während seiner Schwingbewegung von dem
einen Rand der Lagerfläche zu dem anderen zu führen, während die Zusatzschwingung
den Hauptteil des Materialabtrags durchführt.
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Nach einem Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schwingantrieb
die Relativbewegungseinrichtung bildet.
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Bei dieser Ausgestaltung wird also der Stein in der zusammengesetzten
Schwingung geführt. Es ist jedoch auch möglich, wie die Erfindung weiterhin vorschlägt,
daß der Drehantrieb derart ausgebildet ist, daß er eine Schwingbewegung der Lagerfläche
in axialer Richtung ausführen kann. Dies vereinfacht die Konstruktion des Schwingantriebs.
Dabei kann vorgesehen sein, wie die Erfindung nach einem weiteren Merkmal vorschlägt,
daß der Drehantrieb die Grundschwingung ausführt.
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Es ist jedoch nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch möglich,
daß der Schwingantrieb für den Honstein von einem zweiten Schwingantrieb antreibbar
ist.
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Dabei besitzt jeder der Schwingantriebe eine Steuereinrichtung zur
Umsteuerung der Schwingbewegung. Hierbei führt vorzugsweise der zweite Schwingantrieb
die Grundschwingung aus. Damit wird erreicht, daß der zweite Schwingantrieb, der
nicht nur den Stein, sondern auch den ersten Schwingantrieb bewegen muß, in einer
langsameren Bewegung geführt werden kann.
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Um den Honstein in der gewünschten Weise zu bewegen, sieht die Erfindung
vor, daß die Steuereinrichtung eine Eingabe für die Kurvenform und/oder die Frequenz
und/oder die Amplitude der Einzelschwingungen aufweist. Bei der Ausführung der Erfindung
mit zwei Schwingantrieben kann es ausreichen, daß die Steuereinrichtung für jeden
Schwingantrieb jeweils nur eine Eingabe für eine Schwingung aufweist.
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Die Erfindung schlägt weiterhin vor, daß die Steuereinrichtung für
den bzw. für die Schwingantriebe mindestens einen Frequenzgenerator zur Erzeugung
einer Schwingung mit ggf. einstellbarer Kurvenform und/oder Frequenz und/oder Amplitude
aufweist. Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung macht es möglich, daß keine äußere
Steuerung der Steuereinrichtung mehr erforderlich ist. Damit können die Frequenzgeneratoren
an die speziellen Erfordernisse der Steuereinrichtung angepasst sein.
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Weiterhin schlägt die Erfindung vor, daß die Steuereinrichtung ein
Zeitglied aufweist, daS bei Erreichen der maximalen Auslenkung der Grundschwingung
diese für eine bestimmte Zeitdauer unterbricht. Das Erreichen der maximalen Auslenkung
kann entweder durch den Frequenzgenerator oder die Steuereinrichtung selbst festgestellt
werden, wobei die Unterbrechung ein ganzzahlieges Vielzahliges der
Schwingungsdauer
der Grundschwingung ist. Es ist jedoch auch möglich, die maximale Auslenkung derGrundschwingung
durch an der Vorrichtung angebrachte Anschläge feststellen zu lassen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie
anhand der Zeichnungen. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße aus zwei Einzelschwingungen
zusammengesetzte Bewegung eines Honsteins längs einer Lagerfläche; Fig. 2 ein Beispiel
für eine Grundschwingung mit Verharrung im Außenbereich; Fig. 3 ein weiteres Beispiel
für eine Grundschwingung; Fig. 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß
ausgestalteten Vorrichtung; Fig. 5 eine Darstellung einer zweiten erfindungsgemäß
ausgestalteten Vorrichtung; und Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung.
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Die Linie 11 in Fig. 1 beschreibt die Bewegung eines am linken Rand
eines Honsteins angeordneten Punktes über eine Lagerfläche, deren linker Rand durch
die Linie 12 und deren rechter Rand durch die Linie 13 dargestellt sind. Der Abstand
zwischen der Linie 13 und der punktiert dargestellten Linie 14 entspricht dabei
der Breite des Honsteines.
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Die der Linie 11 entsprechende Kurvenform besteht offensichtlich
aus der Oberlagerung einer niederfrequenten etwa trapezförmigen Kurve und einer
hochfrequenten Sinuskurve. Dabei besitzt die trapezförmige Kurve eine Amplitude,
die etwa der Breite der Lagerfläche entspricht, während die Sinuskurve eine wesentlich
kleinere Amplitude aufweist.
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In Fig. 2 ist eine Grundschwingung 15 dargestellt, die aus einer
gestrichelt dargestellten Sinuskurve 16 entsteht. Dabei wird die Sinuskurve 16 im
Bereich ihrer maximalen Auslenkung zum Zeitpunkt t0 unterbrochen und nach einer
Schwingungsdauer wieder aufgenommen. So entsteht eine Grundschwingung 15, die im
Bereich ihrer maximalen Aus lenkung, was dem Rand der Lagerfläche entspricht, verharrt.
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In Fig. 3 ist eine weitere Grundschwingung dargestellt, die ebenfalls
Verharrungsbereiche aufweist. Bei dieser Grundschwingung 17 handelt es sich um eine
abgeschnittene Sinuskurve 18, wobei die Sinuskurve 18 bei Oberschreiten einer maximale
Auslenkung d abgeschnitten und durch einen geradlinig verlaufenden Kurvenabschnitt
17' ersetzt wird.
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Die sich ergebende Grundschwingung 17 besitzt etwa den in Fig. 1
verwendeten trapezförmigen Verlauf.
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In Fig. 4 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt.
Eine an einem zu bearbeitenden Körper 20 angeordnete Lagerfläche 21 wird von einem
Drehantrieb 22 in Richtung des Pfeiles 23 in Drehung versetzt. Oberhalb der Lagerfläche
21 ist ein Schwingantrieb 24 für einen Honstein 25 angeordnet. Der Schwingantrieb
24 enthält einen zylinderförmigen Innenraum 26, in dem ein Kolben 27 mit einer Kolbenstange
28 gleitend und abgedichtet hin und herbewegbar
ist. Die linke
Seite des Innenraumes 26 ist mit einer Uffnung 29 versehen, die über eine Leitung
30 mit einer Hydraulikeinrichtung 31 verbunden ist. Der rechte Teil des Innenraums
26 ist ebenfalls mit einer Uffnung 32 versehen, die über eine Leitung 33 ebenfalls
mit der Hydraulikeinrichtung 31 verbundung ist. Die Hydraulikeinrichtung 31 steht
über eine Einrichtung 34 mit unter Druck stehender Hydraulikflüssigkeit in Verbindung.
In Abhängigkeit von den über die Steuerleitung 35 an die Hydraulikleitung 31 angelegten
Informationen wird die Leitung 30 und/oder die Leitung 33 mit der Leitung 34 verbunden,
wodurch eine Hin- und Herbewegung des Kolbens 27 in dem Innenraum 26 bzw. ein Anhalten
des Kolbens 27 erzeugt wird.
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Die Kolbenstange 28 weist an ihrem äußeren nach unten abgebogenen
Ende 36 den Honstein 25 auf. Die Schwingeinrichtung 24 besitzt weiterhin zwei Endschalter
37 und 38, die an einen beliebigen Punkt anbringbar sind und derart eingestellt
sind, daß sie dann ein Signal abgeben, wenn der Honstein 25 die rechte bzw. linke
Endlage erreicht.
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Es kann sich dabei um berührungslose oder auch um mechanische Schalter
handeln. Die beiden Endschalter 37 und 38 sind über Leitungen 39 mit einer elektrischen
Steuereinrichtung 40 verbunden. Diese Steuereinrichtung 40 gibt über die Steuerleitung
35 an die Hydrauli keinrichtung 31 Befehle zur Steuerung des Schwingantriebes 24.
Die Steuereinrichtung 40 enthält zwei Eingaben 42 und 43, wobei über jede Eingabe
eine elektrische Schwingung eingegeben werden kann. Die Steuereinrichtung 40 ist
im einzelnen in Fig. 6 näher erläutert. Mit ihrer Hilfe kann der Honstein 25 in
einer aus zwei Einzelschwingungen zusammengesetzten Bewegung über die Lagerfläche
21 geführt werden, wobei selbstverständlich der Honstein 25 in einer senkrecht zur
Lagerfläche verlaufenden Richtung anpreßbar ist. Die Auslenkungen des Honsteins
25
in seitlicher Richtung sind durch die Endschalter 37 und 38
begrenzbar.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besitzt der Schwingantrieb
einen kürzeren Schwingweg. Im übrigen ist er genauso ausgebildet wie der Schwingantrieb
der Ausführungsform nach Fig. 4. Die Endschalter 37' und 38' entsprechen hier jedoch
nicht den Rändern der Lagerflächen, sondern begrenzen einen wesentlich schmäleren
Bereich. Sie sind hier mit dem Schwingantrieb 24 derart verbunden, daß sie bei einer
Bewegung des Schwingantriebs 24 mit diesem mitbewegt werden.
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Der Schwingantrieb 24 sitzt hier an dem äußeren nach unten abgebogenen
Ende 56 einer Kolbenstange 57, die an dem Kolben 43 eines zweiten Schwingantriebes
44 befestigt ist.
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Der zweite Schwingantrieb 44 besitzt ebenfalls einen zylindrischen
Innenraum 45, dessen linkes Ende über eine Druckleitung 46 und dessen rechtes Ende
über eine Druckleitung 47 mit einer Hydraulikeinrichtung 48 verbunden sind.
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Die Hydraulikeinrichtung 48 ist über eine Druckleitung 49 mit unter
Druck stehender HydraulikflUssig-keit verbunden, von der die Druckleitung 34 für
die Hydraulikeinrichtung 31 abzweigt. In Abhänigigkeit von den über die Steuerleitung
50 angelegten Befehlen wird von der Hydraulikeinrichtung 48 die Bewegung des Kolbens
43 in dem Schwingantrieb 44 gesteuert.
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Die Befehle über die Steuerleitung 50 kommen aus einer zweiten elektrischen
Steuereinrichtung 51. Die Steuereinrichtung 51 besitztjetzt eine Eingabe 52 für
eine elektrische Schwingungsform. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt die Steuereinrichtung
40' für den ersten Schwingantrieb 24 ebenfalls nur eine Eingabe 41'.
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Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung führt
der Schwingantrieb 44 die Grundschwingung aus, die in ihrer Auslenkung etwa der
Breite der Lagerfläche 21 entspricht, während der erste Schwingantrieb 24 für den
Honstein 25 die überlagerte höherfrequente Schwingung aus führt.
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Fig. 6 zeigt die Steuereinrichtung 40 der Vorrichtung nach Fig. 4
im einzelnen. Dabei sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. An der Eingabeleitung
41 liegt hier der Ausgang eines Frequenzgenerators 53 an. Bei diesem Frequenzgenerator,
der beispielsweise eine Sinusfrequenz abgibt, kann mit Hilfe der veränderbaren Widerstände
54 u-nd 55 die Amplitude und die Frequenz der elektrischen Schwingung ausgewählt
werden.
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Die Eingabe 42 ist mit dem Ausgang eines zweiten Frequenzgenerators
58 verbunden, der beispielsweise ebenfalls eine sinusförmige Schwingung abgibt,
deren Frequenz und Amplitude mit Hilfe der veränderbaren Widerstände 59 und 60 veränderbar
sind.
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Die an den Eingaben 41 und 42 anliegenden Signale werden je einem
Verstärken 61 zugeführt cnd in diesem verstärkt.
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An den Ausgang des einen Verstärkers 61, der die Grundschwingung verstärken
soll, ist ein Zeitglied 62 angeschlossen, das die Grundschwingung im Bereich ihrer
maximalen Auslenkung unterbrechen kann. Dabei kann die Unterbrechung sowohl in der
in Fig. 2 als auch in der in Fig. 3 dargestellten Form erfolgen.
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Die beiden verstärkten Signale werden einem Oberlagerer 63 zugeführt,
in dem die einzelnen Schwingung zu einer gemeinsamen Schwingung überlagert werden.
An den Ausgang des Oberlagerers 63 schließt sich ein Begrenzer 64 an, an dem über
die Leitungen 39 ebenfalls die beiden Endschalter 37 und 38 angeschlossen sind.
Dieser Begrenzer 64 soll dazu dienen, die Auslenkung des Honsteines 25 derart zu
begrenzen, daß er die Ränder der Lagerfläche nicht berührt. Der Ausgang des Begrenzers
64 ist über die Steuerleitung 35 mit dem Eingang der Hydraulikeinrichtung 35 verbunden.
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Es ist natürlich möglich, die Frequenzgeneratoren 53 und 58 in eine
Steuereinrichtung einzubauen, die in Fig. 6 durch die strichpunktierte Linie 65
dargestellt ist.
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Eine Steuereinrichtung 40' für die Ausführungsform nach Fig. 5, die
nur eine Eingabe 41' enthält, würde natürlich nur einen Verstärker 61 und einen
Begrenzer 64 enthalten.
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Ein überlagerer 63 und ein Zeitglied 62 wären nicht erforderlich.
Das Zeitglied wäre in diesem Falle in der Steuereinrichtung 51 für den zweiten Schwingantrieb
44 enthalten.