DE3306303A1

DE3306303A1 - Werkzeuganordnung

Info

Publication number: DE3306303A1
Application number: DE19833306303
Authority: DE
Inventors: William G. 26030 Dearborn Heights Mich. Corley
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1982-02-24
Filing date: 1983-02-23
Publication date: 1983-09-29
Also published as: FR2521896B1; FR2521896A1; JPS58160054A; GB2115324A; CA1202801A; GB8304301D0; DE3306303C2; US4437267A; GB2115324B

Description

HOEGER, STELLREGHT.&

F- A T E N T A · rj· -W ·Λ L Γ «ra ·· ♦ · UHLANDS'RASSE 14 c D 7000 STUTTGART 1

A 45 5 31 b Anmelder: Ex-CeIl-O Corporation

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21. Februar 1983 Troy, Michigan 48084

USA

Werkzeuganordnung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeuganordnung mit mindestens einem Schleifwerkzeug zum Richten einer Werkstückbohrung auf einen genau vorgegebenen Durchmesser.

Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einer Werkzeuganordnung, die aus einer Werkzeugmaschine mit mehreren Spindeln besteht, die jeweils dem Antrieb eines Werkzeugs, insbesondere eines Schleifwerkzeugs dienen, wobei die Werkzeuge in einer Werkstückbohrung nacheinander derart zum Einsatz gebracht werden, daß die Bohrung schrittweise auf einen genau vorgegebenen Durchmesser aufgeschliffen bzw. gerichtet wird.

Das Richten bzw. Schleifen einer Werkstückbohrung in kleinen, aufeinanderfolgenden Schritten mit mehreren Schleifwerkzeugen mit zunehmend größerem, vorgegebenem Arbeitsdurchmesser ist aus der US-PS 4 291 504 bekannt. Gemäß dieser Patentschrift wird der Durchmesser der einzelnen Werkzeuge zunächst auf einen vorgegebenen Durchmesser eingestellt, der von einem Werkzeug zum nächsten zunimmt, und eine Werkstückbohrung wird nacheinander mit Werkzeugen zunehmenden Durchmessers bearbeitet. Dabei führt jedes Werkzeug in der Werkstückbohrung eine einzige,drehende, von einem Ende

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der Bohrung bis zum anderen Ende derselben reichende Hin- und Herbewegung aus. Das Ausmaß des Materialabtrags pro Arbeitszyklus ist bei dieser Arbeitsweise vergleichsweise gering und liegt gewöhnlich bei einigen wenigen Tausendstel Zentimeter. Obwohl grundsätzlich auch eine Werkzeuganordnung mit einem einzigen Werkzeug vorgesehen sein kann, welches nur einen einzigen Arbeitshub ausführt, wird normalerweise mit mehreren, über zugeordnete Maschinenspindeln angetriebenen Werkzeuge gearbeitet, um schrittweise immer weniger Material mit immer feinkörnigeren Schleifelementen abzutragen, die zu Werkzeugen mit zunehmend größerem Arbeitsdurchmesser gehören. Auf diese Weise wird die Bohrung bei jedem .Arbeitszyklus für den nächsten Arbeitszyklus mit dem nächsten Werkzeug vorbereitet. Diese Arbeitsweise beim Richten von Bohrungen erlaubt die Herstellung von Bohrungen,die hinsichtlich ihres Durchmessers, ihrer Zentrierung und ihres geraden Verlaufs in axialer Richtung innerhalb extrem enger Toleranzen liegen.

Die beim Richten von Werkstückbohrungen typischerweise verwendeten Werkzeuge besitzen eine justierbare Schleifhülse bzw. mehrere justierbare Schleif- bzw. Honsteine, auf die mit einer konischen Stellstange eingewirkt werden kann. Bisher werden die einzelnen Werkzeuge auf einen fest vorgegebenen Arbeitsdurchmesser voreingestellt, indem von Hand eine Mutter verdreht wird, um auf diese Weise eine Relativbewegung zwischen der Schleifhülse bzw. den Schleifsteinen und der Stellstange herbeizuführen, wie dies beispielsweise in der

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US-PS 4 173 852 und in einer weiteren Anmeldung der Anmelderin (US-Serial No. 305 008) beschrieben ist. Dieselbe manuelle Einstellung wird bisher auch angewandt, um nach längeren Betriebszeiten,in deren Verlauf häufig einige Tausend Teile bearbeitet werden, eine Verschleißkompensation durchzuführen. Dabei kann der Verschleiß an den einzelnen Werkzeugen mittels sogenannter Kalibrierzapfen ermittelt werden, wie dies beispielsweise in der US-PS 4 291 504 beschrieben ist. Ein weiteres, von Hand mittels einer Mutter nachstellbares Schleifwerkzeug ist ferner in der US-PS 4 199 beschrieben.

Weiterhin sind aufspreizbare Werkzeuge, insbesondere Hon-, Räum- und Läppwerkzeuge bekannt, die nicht dem schrittweisen Richten von Bohrungen dienen. Beispielsweise ist in der US-PS 1 828 074 ein Hon- bzw. Läppwerkzeug beschrieben, bei dem eine Stellstange, die einen hohlen, konischen Schaft durchgreift, eine äußere Hülse gegen die Steine zieht und sie zum Vergrößern des Arbeitsdurchmessers längs des konischen Schaftes verschiebt. Die Stellstange wird dabei von Hand über eine Mutter und einen Kragen betätigt. Das Vergrößern und Verkleinern des Arbeitsdurchmessers der Schleifelemente kann ferner gemäß US-PS 1 874 856 in der Weise erfolgen, daß an beiden Enden der Schleifelemente jeweils eine von Hand betätigbare Mutter/Kragen-Anordnung vorgesehen ist. Eine ähnliche Anordnung ist auch in der US-PS 1 960 555 beschrieben. Eine einfache Anordnung mit einem Kragen zum Einstellen

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des Durchmessers einer Schleifhülse ist ferner in der US-PS 2 694 277 beschrieben. Die Einstellung des Durchmessers erfolgt gemäß dieser Patentschrift durch Schlagen gegen einen der Positionierkragen, die sich an den beiden Enden der Schleifhülse befinden.

In den üS-PSen 2 757 488 und 3 286 409 ist ferner eine Mehrspindel-Honmaschine beschrieben, bei der die Honsteine jeweils am unteren Ende eines hohlen Schaftes sitzen. Das obere Ende des Schaftes ist dabei jeweils an einer drehbaren, hohlen Spindel befestigt, wobei die Spindeln von einem hin- und herbewegbaren Maschinenkopf getragen werden und zu einer Drehbewegung antreibbar sind. Bei dieser Konstruktion besitzen die Stellstangen zum Aufspreizen der Honsteine an ihren unteren Enden konische Stellflächen, durch die die Honsteine nach außen ausspreizbar sind. Im übrigen ragen die Stellstangen durch die Werkzeugschäfte und die Maschinenspindeln nach innen in den Maschinenkopf hinein. Dort besitzt jede Stellstange an ihrem Ende ein Gewinde, welches mit einer Mutter zusammenwirkt, die drehbar im Maschinenkopf gelagert ist und einen Flansch in Form eines Schneckenrades aufweist. Weiterhin ist ein Antrieb mit zwei Elektromotoren und einer Schnecke vorgesehen, um das Schneckenrad anzutreiben und die Stellstange auf diese Weise zum Aufspreizen der Honsteine in axialer Richtung zu bewegen. Auch in den US-PSen 2 787 865 und 2 787 866 sind Antriebseinrichtungen für die Stellstangen von Honwerkzeugen beschrieöen. Ferner beschreibt die US-PS 2 870 577 em

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Werkzeug mit einer langen Stellstange, die mit einem seitlich abstehenden Zapfen versehen ist, der in einer wendeiförmigen inneren Nut einer Hülse läuft. Eine Zahnstange kämmt mit einem Zahnrad an der Hülse, um letztere zu verdrehen, wodurch eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Zapfens in der wendeiförmigen Nut und damit ein Anheben oder Absenken der Stellstange herbeigeführt wird.

In der US-PS 4 187 644 ist eine weitere Mehrspindel-Honmaschine beschrieben, bei der an einem Spindelkopf hydraulische Nachstellzylinder montiert sind, die mit den Stellstangen zugeordneter Honwerkzeuge verbunden sind. Jede der Stellstangen umfasst dabei ein erstes und ein zweites Gewindeelement, und die Gewindelemente sind durch eine Gewindekupplung miteinander verbunden. Die Stellstangen erstrecken sich ausgehend von den Antriebszylindern durch ein hohles Antriebselement und haben jeweils ein unteres Ende mit konischen Stellflächen zum radialen Ausspreizen der Honsteine. Die Stell- bzw. Antriebszylinder sorgen anfänglich bei einer Bewegung des Spindelkopfes für ein Ausfahren der Honsteine, während im Betrieb ein mit konstanter Geschwindigkeit arbeitender Stellmechanismus für ein Nachstellen aller Honwerkzeuge mit konstanter Geschwindigkeit sorgt. Der Stellmechanismus besitzt eine Zahnstange, die mit dem zweiten Gewindeelement der Verbindungsstangen zusammenwirkt. Der Maschinenbetrieb wird dabei automatisch durch Schalteinrichtungen unterbrochen, wenn eine übermäßige Abnutzung der Honsteine

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festgestellt wird. In entsprechender Weise werden die Honwerkzeuge mittels Schalteinrichtungen automatisch eingefahren, wenn mit Hilfe eines Kalibrierzapfens festgestellt wird, daß der richtige Bohrungsdurchmesser erreicht wurde. Die US-PSen 2 741 071, 2 845 752 und 2 797 531 beschreiben ebenfalls Honwerkzeuge, bei denen die Stellstangen hydraulisch betätigbar sind,

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung "''/*' <3ie Aufgabe zugrunde, eine Werkzeuganordnung, nämlich _. ein neues Werkzeug bzw. eine damit ausgerüstete Werkzeugmaschine anzugeben, bei dem bzw. bei der die Möglichkeit besteht, eine Abriebkompensation in einfacher Weise automatisch und bei mehreren Werkzeugen unabhängig voneinander durchzuführen.

Diese Aufgabe wird, was das Werkzeug anbelangt, durch die Werkzeuganordnung gemäß Anspruch 1, und was die Werkzeugmaschine anbelangt, durch die Werkzeuganordnung gemäß Anspruch 6 gelöst.

■.;,.;»> Es ist ein Vorteil der Werkzeuganordnung gemäß der Er- |ftf§:..·..; findung, daß der Arbeitsdurchmesser beim Arbeiten mit mehreren Werkzeugen mit zunehmend größerem Durchmesser für jedes Werkzeug unabhängig eingestellt werden kann.

Weiterhin ist es ein Vorteil der Erfindung, daß die ^'W* Abriebkompensation automatisch in Abhängigkeit von Abt«f4? ' tast- und Kalibriereinrichtungen erfolgen kann, die den einzelnen Werkzeugen zugeordnet sind.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsforin der Erfindung ist eine Werkzeugmaschine mit ein oder mehreren Schleif* Werkzeugen vorgesehen, die entsprechenden Maschinenspindeln zugeordnet sind. Dabei besitzt jedes Werkzeug einen an beiden Enden offenen Werkzeugkörper, dessen eines Ende an einer Spindel befestigt ist und in dem ein Schaft in axialer Richtung gleitverschieblich ist, dessen der Spindel benachbartes Ende mit einem Gewinde versehen ist und der angrenzend an das andere offene Ende des Werkzeugkörpers ein konisches Ende aufweist. Weiterhin sind Einrichtungen vorgesehen, die eine Drehung des Schaftes gegenüber dem Werkzeugkörper verhindern, jedoch eine Axialbewegung des Schaftes gestatten. Außerdem sind Schleifeinrichtungen vorgesehen, die vom Werkzeugkörper und/oder vom Schaft getragen werden und die in Abhängigkeit von einer axialen Verschiebung des Schaftes im Werkzeugkörper radial aufspreizbar sind, um den Arbeitsdurchmesser des Werkzeugs einzustellen. Zur Verschleißkompensation sind ferner Einrichtungen vorgesehen, die eine Stellstange umfassen, welche an einem Ende ein Gewinde besitzt, das angrenzend an die Spindel in das eine offene Ende des Werkzeugkörpers hineinragt und mit dem mit eineui Gewinde versehenen Ende des Schaftes verbunden ist. Das andere Ende der Stellstange durchgreift die Spindel und steht in Wirkverbindung mit Antriebseinrichtungen, vorzugsweise mit einem Schrittschaltmotor zum Drehen dor Stellstange in Abhängigkeit von einem Signal, welches von Kalibriereinrichtungen erzeugt wird und anzeigt, daß der Arbeitsdurchmesser -unter einen

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vorgegebenen Grenzwert abgesunken ist. Vorzugsweise ist die Stellstange mit einem Flansch versehen, der mittels einer Buchse drehbar in dem einen offenen Ende des Werkzeugkörpers gehaltert ist. Die Stellstangen der einzelnen Werkzeuge sind zur Verschleißkompensation vorzugsweise individuell nachstellbar. Dabei können Einzelantriebe oder ein gemeinsamer Antrieb mit einem entsprechenden Getriebe zum individuellen Antreiben der Stellstangen vorgesehen sein.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Unteransprüche. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Maschine zum maßgenauen Abrichten einer Bohrung mit mehreren erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugen, die von links nach rechts in der Zeichnung einen zunehmend größeren Durchmesser haben und bei jedem Arbeitszyklus eine einzige drehende Hin- und Herbewegung durch die zu bearbeitende Bohrung ausführen;

Fig. 2 einen vergrößerten Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs gemäß der Erfindung;

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Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Schleifwerkzeugs gemäß der Erfindung und

Fig. 4 eine schematische Vorderansicht eines

in der Maschine gemäß Fig. 1 montierten Schleifwerkzeugs gemäß der Erfindung mit den zugehörigen Antriebseinrichtungen und mit einem Kalibrierzapfen.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Maschine zum maßgenauen Nachbearbeiten vertikaler Bohrungen mit einem Maschinenrahmen 2, an dem eine Werkstückhalterung 4 vorgesehen ISt₇ und mit einem vertikalen Rahmen 6, an dem ein Maschinenkopf 8 in senkrechter Richtung auf die Werkstückhalterung 4 zu und von dieser wegbewegbar ist. Der Maschinenkopf 8 wird längs Führungsschienen hin- und herbewegt, von denen nur eine - Schiene 10 - gezeigt ist, wobei der Antrieb mittels zweier hydraulischer Zylinderaggregate 12 und 14 erfolgt, die an Rahmen 6 befestigt sind. Diese Art von Anordnung ist für hin- und herbewegliche Maschinenköpfe gut bekannt. Die Maschine arbeitet mit vier drehbar gelagerten Spindeln 20, 22, 24 und 26, die jeweils über eine Treibriemen/ Riemenscheiben-Anordnung von einem zugeordneten Elektromotor oder einem anderen Spindelmotor angetrieben werden. Wie Fig. 4 zeigt, ist beispielsweise eine Riemenscheibe 30 drehfest mit einer hohlen Antriebswelle 32 verkeilt. Dabei ist die Antriebswelle 30 ihrerseits mit einem Spindelgehäuse 36 verschweißt oder auf

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andere Weise fest verbunden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, auch andere, dem Fachmann geläufige Spindelantriebseinrichtungen vorzusehen.

Mit den Spindeln 20, 22, 24 und 26 ist jeweils ein Schleifwerkzeug 40, 42, 44 bzw. 46 verbunden. Die Befestigung der Schleifwerkzeuge erfolgt, wie dies Fig.4 zeigt, beispielsweise mittels eines radialen Flansches 40A, der an das Spindelende 2OA mittels Schrauben 50 und einer Klemmplatte 51 angeklemmt ist. Jedes Werkzeug trägt ferner einen Kalibrierzapfen. Die Kalibrierzapfen sind in Fig. 1 mit den Bezugszeichen 41, 43, 45 und 47 bezeichnet. Derartige Kalibrierzapfen sind aus der US-PS 4 291 50 4 bekannt, wo sich auch eine nähere Beschreibung findet. Wie in der genannten Patentschrift beschrieben, dienen die Kalibrierzapfen dazu, die Größe der Bohrung abzutasten und festzustellen, ob der Durchmesser eines bestimmten Schleifwerkzeugs innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt. In der genannten Patentschrift sind auch die in Fig. 4 gezeigten Relais- und Schalteinrichtungen 48, 4 9 beschrieben, die in Verbindung mit den einzelnen Kalibrierzapfen dazu dienen, festzustellen, ob ein Werkzeugdurchmesser ein Untermaß aufweist oder nicht. Das Ausgangssignal des Schalters 4 9 wird dabei einer elektrischen Schaltung S zugeführt, um den Werkzeugdurchmesser automatisch auf den ursprünglichen Wert bzw. den Nennwert zu bringen, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird.

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Ein Luft-Kalibrierzapfen 58 bekannter Bauart wird zuerst in die Werkstückbohrung eingesetzt, um zunächst die Bohrungsgröße zu prüfen, ehe das maßgenaue Abrichten mit den Schleifwerkzeugen 40, 42, 44 und 46 erfolgt, Diese Vorprüfung ist nützlich, um die Werkstücke auszuscheiden, deren Bohrungen von Anfang an außerhalb der für diese Fertigungsstufe vorgegebenen Toleranzen liegen.

Bei dem mit der Maschine gemäß Fig. 1 durchzuführenden Abrichtvorgang werden die Werkstückbohrungen nacheinander mit den Schleifwerkzeugen 40, 42, 4 4 und 4 6 in dieser Reihenfolge bearbeitet, und die Werkzeuge haben, beginnend mit dem Werkzeug 40, einen zunehmend größeren Durchmesser und werden in den Werkstückbohrungen jeweils nur einmal hin- und herbewegt. Bei dem Richten gewisser Verbindungsstangenbohrungen haben die vier Werkzeuge 40 bis 46 beispielsweise Durchmesser von 2,5223 cm, 2,5233 cm, 2,5241 cm und 2,5246 cm. Bei einer einzigen Hin- und Herbewegung eines Werkzeugs ist nur ein vergleichsweise geringer Materialabtrag möglich, der maximal bei wenigen Tausendstel mm liegt. Wie ausgeführt, sind die Werkzeuge 40 bis 46 so eingestellt, daß sie einen zunehmend größeren Durchmesser besitzen, derart, daß der maximal zulässige Materialabtrag an den einzelnen Werkzeugen nicht überschritten wird.

Die Werkstückhalterung 4 ist derart an dem Maschinenrahmen 2 angebracht, daß jedes Werkstück so festgelegt

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wird, daß seine Bohrung 3A koaxial zur Drehachse des jeweiligen Schleifwerkzeugs ausgerichtet ist (Fig. 4). Da die Werkstücke mit den Schleifwerkzeugen nacheinander bearbeitet werden, ist es wünschenswert, daß die Werkstückhalterung als Transporteinrichtung zum Anheben und schrittweisen Weitertransportieren der Werkstücke ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sind ein feststehender Tisch 4A, eine Endführung 4B und ein Hub- und Transport-Tisch 4C vorgesehen, der in den Zwischenraum zwischen den feststehenden Tisch und die Endführung 4B angehoben werden kann, um den schrittweisen Transport eines Werkstücks von einem Werkzeug zum nächsten zu bewirken. Dabei wird die Endführung 4B an dem Maschinenrahmen 2 mittels mehrerer Stützarme 4D gehaltert. Die beschriebene Art von Werkstücktransporteinrichtungen ist dem Fachmann wohl bekannt. Einzelne, zurückziehbare obere Werkstückklammern 4E wirken mit dem feststehenden Tisch 4A und der Endführung 4B zusammen, um die Werkstücke in ihrer Lage zu sichern, während die Bearbeitung der Werkstückbohrungen erfolgt. Beim Weiterbewegen der Werkstücke von einem Werkzeug zum nächsten werden die oberen Klammern 4E jeweils zurückgezogen .

Die Schleifwerkzeuge 40, 42, 44 und 46 sind alle gleich aufgebaut, so daß nachstehend lediglich das Werkzeug 40 anhand von Fig. 2 näher beschrieben werden soll. Wie Fig. 2 zeigt, besitzt das Werkzeug 40 einen Werkzeagkörper .60 mit offenen Enden, wobei in der Nähe des oberen offenen Endes 62 ein radial nacn außen

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abstehender Flansch 4OA vorgesehen ist, der dazu dient, das Werkzeug 40 an der zugeordneten Spindel 20 zu befestigen. Die Klemmplatte 51 ist an der Spindel mit Hilfe der Schrauben 50 befestigt, wodurch der Werkzeugkörper fest mit der Spindel verbunden wird, wie dies bereits beschrieben wurde. Der Werkzeugkörper 60 besitzt eine durchgehende zylindrische Bohrung 63. In der Bohrung 63 ist ein Schaft 80 gleitverschieblich angeordnet, welcher an seinem oberen Ende mit einer Gewindebohrung 81 versehen ist. Das untere Ende 82 des Schaftes 80 ist konisch ausgebildet und steht über das untere offene Ende 64 des Werkzeugkörpers 60 in Richtung auf das Werkstück vor. Auf dem konischen Ende 82 des Schaftes 80 sitzt eine geschlitzte Schleifhülse 90, die in Abhängigkeit von axialen Bewegungen des Schaftes 80 durch dessen konisches Ende 82 mehr oder weniger weit aufspreizbar ist. Typischerweise besitzt die Schleifhülse 90 axiale Schlitze 9OA, die der Aufnahme des Schleifstaubs aus den bearbeiteten Bohrungen dienen. Weiterhin sind die Schleifhülsen typischerweise mit Diamantstaub oder kubischem Bornitritstaub besetzt, damit sie in einem einziger. Ar-. beitshub eine genau vorgegebene Materialmenge abtragen und für eine hohe Oberflächenqualität der bearbeiteten Bohrung sorgen. Die Schleifhülse 90 besitzt ein oberes Ende 9OB, welches eine Schulter bildet, die sich am unteren Ende 64 des Werkzeugkörpers 60 abstützt. Während der Schaft 80 in der Bohrung 6 3 gleitverschieblich sein soll, darf er sich gegenüber dem Werkzeugkörper 6 0 nicht drehen. Zu diesem Zweck ist in den

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Schaft 80 im Preßsitz ein Stift 100 eingesetzt, der nach außen radial in zugeordnete Schlitze 66 des Werkzeugkörpers 60 eingreift, wie dies aus Fig. 2 deutlich wird. Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist gemäß Fig. 3 zur Drehsicherung eine Madenschraube 102 vorgesehen, die in eine Gewindebohrung 6 7 des Werkzeugkörpers 60 eingeschraubt ist und mit ihrem inneren Ende mit einer Fläche 83 des Schaftes 80 zusammenwirkt, um eine Drehung desselben zu verhindern. Dabei ist jedoch ein kleiner Zwischenraum zwischen der Fläche 83 und dem Ende der Schraube 102 vorgesehen, um eine axiale Gleitbewegung des Schaftes 80 zu ermöglichen.

Das obere Ende 62 des Werkzeugkörpers 60 ist mit einer Senkbohrung 68 versehen, die in Verlängerung der zylindrischen Bohrung 6 3 vorgesehen ist und in der eine ringförmige Buchse 105 sitzt. Eine Stellstange 120 durchgreift die Senkbohrung 6 8 und eine zylindrische Verbindungsbohrung 6 9 und ragt in die zylindrische Bohrung 6 3 hinein, wo ihr unteres,mit einem Gewinde versehenes Ende 122 in die Gewindebohrung 81 des Schaftes 80 eingeschraubt ist. Das andere Ende 124 steht nach oben über das obere Ende 62 des Werkzeugkörpers 60 vor und ragt in die Spindel 20 hinein, wie dies Fig. 4 zeigt. Die Betätigung der Schaltstange 120 erfolgt an deren oberem Ende 124, welches im Querschnitt quadratisch bzw. ganz allgemein komplementär zu einer Aussparung 130 in der Antriebswelle 132 eines Schrittschaltmotors 140 ausgebildet ist. Zwischen

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ihren Enden 122 und 124 besitzt die Schaltstange 120 einen radial nach außen abstehenden Flansch 12e , der sich an der freien Stirnseite der in der Senkbchrung 68 befindlichen Buchse 105 abstützt.

Wie Fig. 4 zeigt, besitzt die Spindel 20 an ihrem unteren Ende eine Aussparung 2OA, die das obere Ende 62 des Werkzeugkörpers 60 bis zu dessen Flansch 4CA aufnehmen kann. Außerdem besitzt die Spindel 20 e:ne obere Aussparung 2OB, die sich über der Aussparung 2CA befindet und das angetriebene obere Ende 124 der Schaltstange 120 aufnimmt. Die hohle Antriebsspindel 32 ist in der in Fig. 4 gezeigten Weise mit dem Spind« lgehäuse 36 verschweißt. Eine Betätigungsstange 1.2 für die Schaltstange 120 durchgreift die hohle Antriebsweile 32 und die obere Aussparung 2OB und steht in die untere Aussparung 2OA der Spindel 2 0 vor. Am unteren Ende der Betätigungsstange 132 ist eine Aussparung vorgesehen, die im Querschnitt auf die Querschi.itt.sform des Schaltstangenendes 124 abgestimmt ist und dieses aufnimmt. Die Betätigungsstange 132 steht nach oben über die hohle Antriebsspindel 32 vor und ist an ihrem oberen Ende mit Hilfe einer Kupplungsbuchse 150 und eines Keils 152 drehfest mit der Abtriebswelle des Schrittschaltmotor 140 verbunden. Der Schrittschaltmotor 140 kann direkt an dem vertikalen Rahmen befestigt oder über einen Dämpfungsblock 160 mit diesem verbunden sein. Der Schrittschaltmotor kann gegebenenfalls auch direkt am Spindelgehäuse 36 oder in diesem montiert sein. Konventionelle Präzisions-Schrittschalt-

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Motoren in Form pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Motoren können verwendet werden, um die Betätigungsstange 132 zu betätigen, die ihrerseits die Schaltstange 120 betätigt, durch welche der Schaft 80 in axialer Richtung gegenüber der Schleifhülse 90 verschoben wird, um deren Durchmesser zu verändern, insbesondere um den Werkzeugverschleiß zu kompensieren. Dabei versteht es sich, daß zur Einstellung des Werkzeugdurchmessers kleine, sehr genaue Bewegungen erforderlich sind, so daß der Schrittschaltmotor entsprechend auszuwählen ist.

Für den Fachmann versteht es sich, daß der Kalibrierzapfen und die Schalteinrichtungen gemäß US-PS 4 291 in Verbindung mit einer geeigneten elektrischen Schaltungseinrichtung eingesetzt werden können, um den Schrittschaltmotor 140 zu betätigen, wenn ein Schleifwerkzeug aufgrund des Verschleißes gegenüber seinem Soll-Durchmesser einen zu geringen Durchmesser aufweist. In diesem Fall kann in der Maschine automatisch jedes abgenutzte Werkzeug einzeln neu eingestellt werden, um den Soll-Durchmesser wieder herzustellen. Beispielsweise können die elektrischen Ausgangsleitungen 71 und 72 des Kalibrierzapfenschalters 49 mit einem bekannten Schrittschalt-Richtungsschalter S verbunden werden, über den der Motor 140 so angesteuert wird, daß sich seine Abtriebswelle in der einen oder anderen Richtung dreht, und zwar in Abhängigkeit vom gemessenen Werkzeugdurchmesser. Es versteht sich, daß darin ein beträchtlicher Fortschritt gegenüber' den derzeit

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voii Hand durchgeführten Kompensationsmaßnahmen liegt.

Während vorstehend ein bevorzugtes Ausführungsheispiel beschrieben wurde, versteht es sich, daß ausgehend von dem Ausführungsbeispiel gewisse Änderungen möglich sind. Beispielsweise können die Schleifwerkzeuge einzelne Schleif- bzw. Honsteine aufweisen, die ir Schlitzen des Werkzeugkörpers montiert sind unc durch einen konischen Stellstangenteil radial nach außen bewegt werden können, wie dies in einer weiteren Anmeldung der Anmelderin (US-Serial No. 305,008) beschrieben ist. Weiterhin kann für sämtliche Spindeln ein gemeinsamer Schrittschaltmotor vorgesehen sein, welcher über ein entsprechendes Getriebe selektiv mit den einzelnen Werkzeugen kuppelbar ist. Darübeihinaus müssen die Kalibrierzapfen nicht mit den einzelnen Werkzeugen verbunden sein, sondern können an ezgenen Kalibrierstationen angeordnet sein, die alternierend iuir.-den .Schleif Stationen vorgesehen sind. Insgesamt stehen also dem Fachmann, ausgehend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel·, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

Claims

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Paten tan sprüche

. / Werkzeuganordnung mit mindestens einem Schleif-Werkzeug zum Richten einer Werkstückbohrung auf einen genau vorgegebenen Durchmesser, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (40 bis 46) einen hohlen Werkzeugkörper (60) mit einem ersten, mit einer Maschinenspindel (20 bis 26) verbindbaren offenen Ende (62) und mit einem zweiten, im Betrieb der Werkstückbohrung (3A) zugewandten offenen Ende (64) aufweist, daß ein Schaft (80) vorgesehen ist, der in axialer Richtung in dem Werkzeugkörper (60) gleitverschieblich ist und angrenzend an das erste offene Ende (62) des Werkzeugkörpers (60) ein mit einem Gewinde (81) versehenes Ende sowie angrenzend an das zweite offene Ende (64) des Werkzeugkörpers (60) ein konisches Ende (82) aufweist, daß Schleifeinrichtungen (90) vorgesehen sind, die von dem Werkzeugkörper (60) und/oder dem Schaft (80) getragen werden und einen Arbeitsdurchmesser besitzen, der so gewählt ist, daß sich bei einer einzigen drehenden Hin- und Herbewegung der Schleifeinrichtungen (90) durch die Werkstückbohrung (3A) der vorgegebene Durchmesser

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derselben ergibt, daß die Schleifeinrichtungen (90) bezüglich des Werkzeugkörpers (60) in Abhängigkeit von einer axialen Bewegung des Schaftes (80) in radialer Richtung beweglich sind und daß eine der Kompensation des Verschleisses der Schleifeinrichtungen (90) dienende Stellstange (120)vorgesehen ist, die in dem Werkzeugkörper (60) drehbar ist und ein erstes, mit einem Gewinde versehenen Ende (122) aufweist, welches in das erste offene Ende (62) des Werkzeugkörpers (60) hineinragt und über eine Schraubverbindung mit dem mit einem Gewinde (81) versehenen Ende des Schaftes (80) verbunden ist, sowie ein zweites Ende (124), welches nach außen über das erste offene Ende (62) des Werkzeugkörpers (60) vorsteht, derart, daß durch Drehen der Stellstange (120) eine axiale Stellbewegung des Schaftes (80) gegenüber dem Werkzeugkörper (60) zum Einstellen des Arbeitsdurchmessers der Schleifeinrichtungen (90) herbeiführbar ist.

2. Werkzeuganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellstange (120) zwischen ihren Enden (122, 124) mit einem Flansch (126) versehen ist, welcher drehbar vom ersten offenen Ende (62) des Werkzeugkörpers (60) aufgenommen wird.

3. Werkzeuganordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten offenen Ende (62) des Werkzeugkörpers (60) eine Buchse (105) angeordnet

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■ist und daß der Flansch (160) durch die Buchse (105) abgestützt ist.

4. Werkzeuganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Werkzeugkörper (60) einerseits und an dem Schaft (80) andererseits Einrichtungen (66/ 100; 67, 83, 102) vorgesehen sind, die den Schaft (80) in dem Werkzeugkörper (60) gegen eine Drehung sichern.

5. Werkzeuganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde an dem einen Ende des Schaftes (80) als Gewindebohrung (81) ausgebildet ist und daß das zugeordnete Ende (122) der Stellstange (120) mit einem Außengewinde versehen ist.

6. Werkzeuganordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zu einer Drehbewegung und einer überlagerten Hin- und Herbewegung antreibbare Spindel (20 bis 26) vorgesehen ist, daß das erste offene Ende (62) des Werkzeugkörpers (60) mit der Spindel (20 bis 26) verbunden ist, daß die Spindel (20 bis 26) eine Bohrung zur Aufnahme des zweiten, anzutreibenden Endes (124) der Stellstange (120) aufweist, daß Abtasteinrichtungen (41, 48, 49) vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein Abweichen des Arbeitsdurchmessers der Schleifeinrichtungen (90) von einem vorgegebenen Sollwert feststellbar ist und die

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■ . rebruar 1983

Signalerzeugungseinrichtungen (48, 49) umfassen, mit deren Hilfe ein Signal erzeugbar ist, welches anzeigt, daß ein Nachstellen des Durchmessers der Schleifeinrichtungen (90) erforderlich ist, und daß Antriebseinrichtungen (140, 142, 150, 152, 132) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Stellstange (120) in Abhängigkeit von einem derartigen Signal zu einer Drehbewegung antreibbar ist, um eine entsprechende axiale Stellbewegung des Schaftes (80) herbeizuführen.

7. Werkzeuganordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Maschinenspindeln (20 bis 26) vorgesehen sind, denen jeweils ein Werkzeug (40 bis 46) zugeordnet ist und das jeder Spindel (20 bis 26) eigene Antriebseinrichtungen (140, 142, 150, 152, 132) für die Stellstange (120) des betreffenden Werkzeugs (4G bis 46) zugeordnet sind.

8. Werkzeuganordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtungen für die Stellstange (120) jedes der Werkzeuge (40 bis 46) jeweils einen Schrittschaltmotor (140) umfassen.

9. Werkzeuganordnung nach Anspruch 7 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schleifeinrichtungen (90) der den einzelnen Spindeln (20 bis 26) zugeordneten Werkzeuge (40 bis 46) derart gewählt ist, daß der Durchmesser einer Werkstückbohrung (3A) eines schrittweise von einem

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21 . Februar 1983

Werkzeug zum nächsten Werkzeug vorrückenden Werkstücks (3) bei jedem Bearbeitungszyklus auf einen etwas größeren Durchmesser aufschleifbar ist.

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