DE4342111A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Honbearbeitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Honbearbeitung mit Hilfe eines eine Luftmeßdüse aufweisenden Honwerkzeugs.

Es ist bekannt, Honwerkzeuge mit Luftmeßdüsen zu verwenden, die am Umfang des Honwerkzeugs zwischen den Honleisten ange­ ordnet sind. Eine Meßeinrichtung mißt während des Honens den Luftdruck in einem Bereich vor der Meßdüse, also beispiels­ weise in einer zu der Meßdüse führenden Leitung. Je größer der Abstand zwischen der Luftmeßdüse und der Bohrungswandlung ist, desto geringer ist der Druck vor der Luftmeßdüse. Eben­ falls bekannt ist es, in regelmäßigen Abständen oder in Ab­ hängigkeit von sonstigen Ereignissen, beispielsweise einem Werkzeugwechsel, eine Eichung der Luftmeßeinrichtung durch­ zuführen. Hierzu dient beispielsweise ein Eichring.

Bei Meßdornen zur Messung der Geometrie von Bohrungen wurde bereits vorgeschlagen (EP-A1-483 402), die Eichung gegenüber zwei bekannten Durchmesserwerten vorzunehmen. Diese Durchmes­ serwerte werden so gelegt, daß sie auf beiden Seiten eines möglichen zu messenden Durchmesserbereichs liegen. Aufgrund der beiden Meßwerte läßt sich nicht nur eine Eichung zweier Werte durchführen, sondern auch die Steigung einer Eichkurve zwischen diesen beiden Werten festlegen. Voraussetzung ist allerdings, daß man von einer Linearität ausgehen kann. Sicherlich ist es möglich, einen den Luftdruck in einen elek­ trischen Wert umsetzenden Meßwandler zu verwenden, der im be­ trachteten Bereich linear arbeitet. Damit ist allerdings noch nichts darüber ausgesagt, ob auch die Abhängigkeit des Luft­ drucks von dem zu messenden Durchmesser tatsächlich über den gesamten Bereich linear verläuft. Dies gilt umso mehr, als die beiden Eichwerte ja außerhalb des eigentlichen Durchmes­ serbereichs liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Honbearbeitung zu schaffen, das/die ge­ nauere Meß- und damit Bearbeitungsergebnisse ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen sind Gegenstand der Verfahrensunteransprüche.

Aufgrund der Eichung der Messung bei mindestens drei vonei­ nander verschiedenen Durchmesserwerten wird folgendes mög­ lich. Zum einen kann überprüft werden, ob innerhalb des über­ prüften Bereichs eine Linearität vorliegt. Liegt diese Linea­ rität vor, so kann innerhalb des überprüften Bereichs selbst­ verständlich auch eine lineare Extrapolation der Eichkurve erfolgen. Es ist sogar möglich, aufgrund der überprüften Linearität dann die Eichkurve auch über die Grenzwerte der Eichdurchmesser hinaus zu verlängern.

Stellt man eine Abweichung von der Linearität fest, so kann man je nach dem gewünschten Aufwand verschiedenermaßen vor­ gehen. Die eine Möglichkeit besteht darin, zwischen je zwei benachbarten Eichwerten eine lineare Eichkurve anzunehmen, so daß die Eichkurve sich dann insgesamt aus geradlinigen Streckenabschnitten zusammensetzt.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die mehreren Eichwerte mit bekannten Kurventypen zu vergleichen, also beispielsweise Kurven höherer Ordnung. Dann kann man als Eichkurve eine solche Kurve höherer Ordnung verwenden, die man ggf. eben­ falls über die beiden Extremwerte hinaus verlängern kann.

In beiden Fällen läßt sich also die Meßgenauigkeit und damit die Bearbeitungsgenauigkeit vergrößern.

Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung vorgesehen sein, daß während des Eichens das axial nicht bewegte Honwerkzeug ge­ dreht wird. Es lassen sich damit Ungenauigkeiten vermeiden, die entweder von einer nicht exakten Ausrichtung des Honwerk­ zeugs gegenüber den Eichringen oder durch einen Luftverteiler oder dgl. auftreten können.

Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Eichung in re­ gelmäßigen Abständen wiederholt wird, also nach einer be­ stimmten Zahl von Hubvorgängen oder in bestimmten Zeitabstän­ den.

Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß die Eichung in Abhängig­ keit von dem Meßergebnis wiederholt wird, wenn man also bei­ spielsweise feststellt, daß die Meßergebnisse außerhalb eines bestimmten Bereichs liegen oder aber sich zu schnell verän­ dern.

Die Erfindung schlägt ebenfalls eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vor. Weiterbildungen sind Gegen­ stand der Vorrichtungsunteransprüche.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Durchmesser­ werte des Eichrings gleichmäßig über einen bestimmten Bereich verteilt sind.

Der Eichring kann entweder einstückig mit stufenartigen zy­ lindrischen Abschnitten ausgebildet sein, was seine Justie­ rung ggf. erleichtern kann.

Es ist ebenfalls möglich, den Eichring aus einzelnen Ringen zusammenzusetzen, von denen jeder Ring einen exakten bekann­ ten Durchmesser aufweist.

Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung in Weiterbildung eine Steuerung aufweisen, die derart ausgebildet ist, daß sie das Honwerkzeug zu bestimmten Zeitpunkten in den Eichring ein­ fährt und dort bei axialem Verharren des Honwerkzeugs die Eichung anhand mindestens eines der mehreren Durchmesserwerte durchführt.

Es kann ausreichen, wenn beispielsweise der gewünschte Soll­ wert nur innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt und die Vorbearbeitung auch geringe Streuungen aufweist, die regel­ mäßig wiederholte Eichung nur in einem bestimmten Bereich oder auch nur an einer Stelle durchzuführen. Auf diese Weise kann auch eine Temperaturdrift berücksichtigt werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung er­ geben sich aus den Patentansprüchen, der folgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch die Anordnung einer Vorrichtung zur Be­ arbeitung einer Sacklochbohrung mit Hilfe eines Honwerkzeugs;

Fig. 2 ein Diagramm einer Eichkurve.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Hon­ bearbeitung enthält ein von einer Honspindel 1 angetriebenes Honwerkzeug 2, das neben den üblichen Honleisten zwei diame­ tral gegenüberliegend angeordnete Luftmeßdüsen 3 aufweist. Die Luftmeßdüsen sind in Axialrichtung des Werkzeugs etwa mittig angeordnet. Die Luftmeßdüsen 3 stehen über Schläuche 4 mit einem Ringverteiler 5 in Verbindung. Der Ringverteiler 5 ist über eine Druckleitung 6 mit einem pneumatisch/elektrischen Wandler 7 verbunden. Der Wandler steht über eine elektrische Leitungsverbindung 8 mit einem Rechner 9 in Verbindung, der die Steuerung der Eicheinrichtung und der Meßeinrichtung durchführt und die Auswertung der Meßergebnisse übernimmt.

Eine nicht dargestellte Druckluftquelle versorgt den Ringver­ teiler bzw. die Druckleitung 6 mit Druckluft. Die Druckluft strömt über den Ringverteiler 5 und die Schläuche 4 zu der Luftmeßdüse, aus der sie austritt. Der Wandler 7 mißt diesen Druck. Der Druckabfall ist umso größer, je größer der Abstand zwischen der Luftmeßdüse 3 und der Wand 10 der zu bearbeiten­ den Bohrung 11 ist. Aus dem Absolutwert des Luftdrucks ermit­ telt der Rechner 9 einen Durchmesserwert.

Fig. 1 zeigt das Honwerkzeug 2 in einer Werkzeugwechselstel­ lung der Vorrichtung. Zwischen dieser Werkzeugwechselstellung und dem zu bearbeitenden Werkstück 12 ist ein Eichring 13 an­ geordnet. Zum Eichen wird das Werkzeug 2 in diesen Eich­ ring 13 eingefahren, und die hier gemessenen Durchmesserwerte durch die bekannten Durchmesserwerte korrigiert.

Zwischen dem Eichring 13 und dem Werkstück 12 ist ein das Einfahren des Werkzeugs erleichternder trichterartige Ring 14 angeordnet.

Der Eichring 13 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier einzelnen Ringen 13a, 13b, 13c und 13d. Alle vier Einzelringe 13a bis d weisen einen unterschiedlichen Innen­ durchmesser auf. Die Ringe sind so angeordnet, daß der Durch­ messer von oben nach unten zunimmt. Diese Reihenfolge ist je­ doch nicht zwingend erforderlich. Im dargestellten Beispiel sind die Ringe 13a bis 13d bezüglich der Achse des Werkzeugs konzentrisch angeordnet. Während der eigentlichen Honbearbei­ tung der Bohrung 11 erfolgt eine ständige Messung des Luft­ drucks und damit des Durchmessers. Diese Messung wird in re­ gelmäßigen Abständen ausgewertet. Bei jedem Werkzeugwechsel und sonst auch in regelmäßigen Abständen erfolgt eine Eichung der Meßeinrichtung. Hierzu wird folgendermaßen vorgegangen. Das Werkzeug wird von der Steuerung so aus dem Werkstück 12 herausgefahren, daß die Luftmeßdüse 3 zunächst beispielsweise innerhalb des Eichrings 13a mit dem kleinsten Durchmesser liegt. Nun erfolgt eine Messung vorzugsweise bei rotierendem, axial aber nicht bewegten Honwerkzeug 2. Der sich am Ausgang des Wandlers 7 ergebende elektrische Wert wird innerhalb des Rechners in einen Durchmesserwert umgerechnet, der dann dem bekannten Innendurchmesser des Eichrings des 13a gleich ge­ setzt wird. Dies ist in dem Diagramm der Fig. 2 am Nullpunkt von Ordinate und Abszisse dargestellt.

Anschließend erfolgt ein Verfahren des Honwerkzeugs 2 soweit, daß die Luftmeßdüse 3 in dem zweiten Ring 13b liegt. Hier wird der Eichvorgang wiederholt. Das gleiche erfolgt an­ schließend für die Eichringe 13c und 13d.

Bei dieser Eichung ergibt sich, daß die für die bekannten Eichdurchmesser gemessenen Werte tatsächlich nicht auf einer Geraden 15 liegen, die in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Eine lineare Interpolation ist aber im Stand der Technik üblich.

Würde man nur eine Eichung anhand zweier unterschiedlicher bekannter Durchmesser vornehmen, beispielsweise bei dem Nullring 13a und 13d, so würde man aufgrund der nur zwei bekannten Werte immer zu einer Geraden kommen. Die Eichkurve zwischen diesen beiden stellen nimmt jedoch einen anderen Verlauf an wie beispielsweise die gekrümmt verlaufende Eichkurve 16 in Fig. 2. Die gekrümmt verlaufende Eichkurve 16 in Fig. 2 kann von dem Rechner so ermittelt werden, daß die bei der Eichung festgestellten Meßwerte mathematisch auf eine Kurve höherer Ordnung gelegt werden. Es wird mit anderen Worten versucht, eine Kurve höherer Ordnung zu finden, auf der alle Meßwerte liegen. Falls dies möglich ist, kann diese Kurve höherer Ordnung als Eichkurve verwendet werden. Es ist ebenfalls denkbar, die Bereiche zwischen je zwei Meßpunkten durch eine gerade Eichkurve zu verbinden, so daß die Gesamt­ eichkurve sich als ein polygonartiger Streckenzug ergibt.

Die Steuerung der Vorrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie unter Umständen nach einer einmal durchgeführten Eichung gelegentlich eine Korrektur einer Drift durchführt, die auf­ grund von Temperaturschwankungen o. dgl. auftreten kann. Eine Drift würde nur zu Verschiebung der ermittelten Eichkur­ ve führen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Honbearbeitung einer Bohrung (11) mit einem eine Luftmeßdüse (3) aufweisenden Honwerkzeug (2), bei dem

• 1.1 während der Honbearbeitung der Durchmesser der Bohrung (11) an mindestens einer Stelle gemessen wird,
• 1.2 die Honbearbeitung in Abhängigkeit von dem Meßer­ gebnis gesteuert, insbesondere nach Erreichen des gewünschten Durchmessers beendet wird,
• 1.3 die Luftmessung in regelmäßigen Abständen geeicht wird,
• 1.4 die Eichung gegenüber mindestens drei bekannten Durchmesserwerten durchgeführt wird,
• 1.5 aus den mindestens drei bekannten Durchmesserwerten die Steigung und/oder der Verlauf der Eichkurve (16) berechnet und
• 1.6 bei der Durchmesserermittlung berücksichtigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kurvenver­ lauf mit bekannten Kurvenformen verglichen und eine nichtlineare Extrapolation durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Eichkurve zwischen je zwei Eichpunkten linear angenommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem während des Eichens das axial nicht bewegte Honwerkzeug (2) gedreht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Eichung in regelmäßigen Abständen wie­ derholt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Eichung in Abhängigkeit von dem Meßergebnis wiederholt wird.

7. Vorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen (11), mit

• 7.1 einem Honantrieb,
• 7.2 einem von dem Honantrieb antreibbaren Honwerkzeug (2), das
• 7.2.1 mindestens eine Luftmeßdüse (3) aufweist,
• 7.3 einer Meßeinrichtung zum Messen des Luftdrucks,
• 7.4 einer Auswerteinrichtung zur Bestimmung des einem bestimmten Luftdruck zugeordneten Durchmesserwerts,
• 7.5 einer Eicheinrichtung zur Kalibrierung der Meßwerte anhand mindestens einer Messung eines bekannten Durchmessers, sowie mit
• 7.6 einem Eichring (13), der
• 7.6.1 mindestens drei Abschnitte (13a, 13b, 13c, 13d) un­ terschiedlichen bekannten Durchmessers aufweist und
• 7.6.2 in einer Eichposition vor dem Werkstück (12) ange­ ordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Eichring (13) in einer Position zwischen einer Werkzeug­ wechselstellung und dem Werkstück (12) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der die Durchmesserwerte des Eichrings (13) gleichmäßig verteilt sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der der Eichring (13) einzelne Ringe unterschied­ lichen Durchmessers aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, mit einer Steuerung, die

• 11.1 das Honwerkzeug (2) zu bestimmten Zeitpunkten in den Eichring (13) fährt und
• 11.2 dort die Eichung anhand mindestens eines der mehre­ ren Durchmesserwerte durchführt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei der die Eicheinrichtung und/oder die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß das Honwerkzeug während der Eichung für einen bestimmten Durchmes­ ser drehend angetrieben wird.