DE4413645C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen mit unterschiedlichen Nennmaßen in Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen mit unterschied­ lichen Nennmaßen in Werkstücken.

Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen in einer Transferstraße Motorblöcke bearbeitet werden können, bei denen die Zylinderbohrungen einen von Motorblock zu Motor­ block unterschiedlichen Abstand aufweisen können (DE 40 20 614 A1).

Nun gibt es auch Fälle, wo mit Honvorrichtungen mit einer oder mehreren Spindeln Werkstücke bearbeitet werden sollen, bei denen sich die Nennmaße der zu bearbeitenden Bohrungen von Werkstück zu Werkstück ändern können.

In diesen Fällen ist es erforderlich, auch die Meßeinrichtun­ gen auf die unterschiedlichen Nennmaße einzustellen. Bei den in vielen Fällen verwendeten pneumatischen Meßeinrichtungen muß von Zeit zu Zeit eine Nachjustierung der Meß- und Anzei­ geeinrichtungen erfolgen. Zu diesem Zweck sind Nullringe vorgesehen. Bei beispielsweise drei verschiedenen Nenndurch­ messern müßten dann eigentlich drei Nullringe vorhanden sein.

Es ist bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bear­ beiten von Werkstücken auf einer Honmaschine bekannt (DE 38 27 892 A1), bei dem eine Verschleißkompensation aufgrund von Messungen erfolgt. Die Vorrichtung verwendet einen festen Eichring.

Bei einem bekannten Honwerkzeug (DE 40 24 778 A1) sind radial verstellbare Meßleisten vorhanden, die mit einem in seinem Durchmesser festen Nullring zusammenwirken.

Meßkaliber sind beispielsweise aus DE 40 24 777 C2 bekannt.

Es ist nun schon vorgeschlagen worden, zwei Nullringe zu verwenden, von denen einer dem größten Nennmaß und der andere dem kleinsten Nennmaß entspricht, und alle dazwischenliegen­ den Nennmaße durch eine lineare Interpolation zu justieren. Hierbei treten jedoch Ungenauigkeiten auf, da die Verhältnis­ se nicht linear sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen mit ggf. unterschiedlichen Nenndurchmessern zu schaffen, mit deren Hilfe diese unterschiedlichen Bohrungen mit geringem Umstell­ aufwand bearbeitet und gemessen werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrich­ tung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist bei der Vorrichtung eine pneumatische Meßeinrichtung vorgesehen, die mit Hilfe mindestens einer Luftmeßdüse, die beispielsweise im Werkzeug angeordnet sein kann, den Ist-Durchmesser der zu bearbeitenden Bohrung mißt. Zur Nachjustierung der Meßeinrichtung ist eine Referenzlehre vorgesehen, in die das Werkzeug mit der Luftmeßdüse von Zeit zu Zeit einfährt. Nach der Erfindung ist diese Referenzlehre in ihrem Referenzmaß einstellbar. Wird auf ein Werkstück mit einer Bohrung eines unterschiedlichen Nennmaßes übergegangen, so wird die Referenzlehre beispielsweise mit Hilfe eines Getriebemotors entsprechend verstellt, so daß ihr Referenzmaß jetzt dem neuen Nennmaß gleich ist.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Referenz­ lehre anders als ein normaler Nullring nicht feststeht, son­ dern in den Raum zwischen dem Werkstück und dem ausgefahrenen Honwerkzeug seitlich hineinbewegbar, insbesondere verschieb­ bar ist.

Beispielsweise kann die von der Erfindung vorgeschlagene Referenzlehre mit verstellbarem Nennmaß mehrere teilkreis­ bogenförmige Segmente aufweisen, deren gegenseitiger Abstand veränderbar ist. Beispielsweise können zwei halbkreisbogen­ förmige Segmente vorhanden sein, deren Abstand quer zur Trennungslinie verändert werden kann, beispielsweise mit Hilfe eines Getriebemotors. Ebenfalls möglich ist auch eine Verschwenkung der Segmente.

Bei der Verstellung der Segmente kann nicht gewährleistet werden, daß die Innenfläche immer auf einem exakten Kreis liegt. Es kann daher beispielsweise vorgesehen sein, die Referenzmessung bzw. Justierung bei axial feststehendem rotierendem Honwerkzeug über den Umfang zu integrieren, um auf diese Weise einen Mittelwert zu erhalten. Ebenfalls möglich ist es, die Messung bzw. die Justierung immer an einer bestimmten Umfangsstelle durchzuführen. Dies kann mit einem sog. Richtgetriebe erreicht werden, die das Honwerkzeug in die Meßposition immer in einer bestimmten Umfangsstellung ausrichtet.

Um die nachstellbare Referenzlehre auf unterschiedliche Nennmaße einstellen zu können, kann erfindungsgemäß ein getrennter Meßdorn vorgesehenen sein, der mit einer Ver­ gleichseinrichtung versehen ist. Besonders günstig ist es, wenn die Referenzlehre dann, wenn sie zwischen Honwerkzeug und Werkstück herausgezogen ist, in einer Position steht, in der der Meßdorn in sie einfahren kann. Es kann erfindungsge­ mäß vorgesehen sein, daß an dieser Stelle oder an einer ande­ ren Stelle ein Nullring mit einem festen Durchmesser ange­ ordnet ist. Der Meßdorn fährt dann zuerst in den Nullring ein, stellt den Ausschlag der Nachstelleinrichtung fest und fährt anschließend in die Referenzlehre ein. Diese wird dann so lange verstellt, bis die Anzeigeeinrichtung den gleichen Wert wie der Nullring ergibt.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß mehrere Nullringe vorhanden sind und der Meßdorn mit jedem der mehreren Null­ ringe in Eingriff bringbar ist. Es kann hierzu ein Mehrbe­ reichs-Meßdorn verwendet werden. Bei der Verwendung mehrerer Nullringe kann auch durch eine Interpolation die Referenz­ lehre auf einen zwischen je zwei Nullringen liegenden Nenn­ wert eingestellt werden.

Um bei Mehrspindel-Honmaschinen die Vorrichtung besonders günstig zu verwenden, kann insbesondere vorgesehen sein, daß eine der Zahl der Honspindeln gleiche Zahl von Referenzlehren vorgesehen ist. Diese können beispielsweise jeweils einen eigenen Getriebemotor zu ihrer Verstellung aufweisen. Es ist jedoch ebenfalls möglich, daß ein einziger Getriebemotor mit der Referenzlehre gekoppelt werden kann, insbesondere in der eigentlichen Eichstellung mit Hilfe des Meßdorns.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschrei­ bung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 schematisch die Anordnung zweier Honwerkzeuge und zweier Referenzlehren über einem zu bearbeiten­ den Werkstück;

Fig. 2 die Aufsicht auf die beiden in Fig. 1 verwen­ deten Referenzlehren;

Fig. 3 eine abgeänderte Ausführungsform der Verstell­ möglichkeit einer Referenzlehre; und

Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf eine Anordnung aus zu bearbeitendem Werkstück und Eichstati­ on.

Fig. 1 zeigt in der rechten Hälfte die Anordnung zweier Referenzlehren 1 an der Oberseite 2 eines Werkstücks 3. Das Werkstück weist parallel zueinander zwei zu bearbeitende Bohrungen 4 auf, die beide gleichzeitig von zwei Honwerkzeu­ gen 5 bearbeitet werden sollen. Über jeder Bohrung 4 ist ein Spülring 6 angeordnet, der in seinem Innendurchmesser an das Werkzeug 5 angepaßt ist.

Zwischen den Honwerkzeugen 5 in ihrer Stellung, in der sie aus den Bohrungen 4 herausgefahren sind, und dem Werkstück 3 sind zwei in ihrem Aufbau identische oder symmetrische Referenzlehren 1 angeordnet, mit deren Hilfe eine Luftmeß­ einrichtung zur Messung des Durchmessers der Bohrungen 4 von Zeit zu Zeit nachjustiert wird. Das Honwerkzeug 5 enthält zu diesem Zweck zwei auf einem Durchmesser angeordnete Luftmeß­ düsen, die nicht im einzelnen dargestellt sind. Um die Vor­ richtung für Werkstücke 3 mit Bohrungen 4 unterschiedlichen Nenndurchmessers in einfacher Weise verwenden zu können, kön­ nen die Referenzlehren 1 in ihrem Innendurchmesser, der das Referenzmaß darstellt, verändert bzw. eingestellt werden.

Zum Nachjustieren der pneumatischen Meßeinrichtung wird das Honwerkzeug so weit axial verschoben, daß seine Luftmeßdüse innerhalb der zugehörigen Referenzlehre liegt. Die Rotation des Honwerkzeugs wird in einer Position unterbrochen, in der die Luftmeßdüse senkrecht zu der die beiden Hälften 11a, 11b der Referenzlehre 1 trennenden Mittelebene 13 angeordnet ist (Fig. 2).

Wird nun auf ein Werkstück 3 mit einem unterschiedlichen Bohrungsdurchmesser übergegangen, so muß die Referenzlehre 1 verstellt werden. Zu diesem Zweck werden sie aus der darge­ stellten Stellung, in der sie in Verlängerung der Werkzeuge 5 und der Bohrungen 4 angeordnet sind, und in der sie zur Eichung dienen können, seitlich herausbewegt, und zwar in die links in Fig. 1 dargestellte Eichstation. In dieser Position steht eine der Referenzlehren 1 in einer Eichposition, in der sie axial ausgerichtet gegenüber einem Paket von vier Null­ ringen 7 angeordnet ist. Die Nullringe 7 haben einen defi­ nierten festen Innendurchmesser. Ein Meßdorn 8 kann in die Referenzlehre 1 und in die Nullringe 7 eingefahren werden. Ein hierzu vorgesehener Hubantrieb kann den Meßdorn 8 in verschiedene Tiefen fahren, so daß er je nach Wunsch mit einem der vier Nullringe 7 in Übereinstimmung gebracht werden kann. Soll beispielsweise eine Referenzlehre 1 auf den in Fig. 1 untersten Nullring 7 eingestellt werden, so wird der Meßdorn 8 so weit eingefahren, bis seine Luftmeßdüse 9 in der Mitte des untersten Nullrings 7 liegt. Dies erfolgt im dargestellten Beispiel ohne eine Rotation des Meßdorns 8 in einer festen Umfangsstellung der Luftmeßdüse. Sobald die Luftmeßdüse in dem Nullring 7 liegt, wird der Anzeigewert einer zugeordneten Anzeigeinrichtung abgelesen und/oder ge­ speichert. Anschließend wird der Meßdorn 8 wieder nach oben gefahren, bis seine Luftmeßdüse 9 etwa in der Mitte der Meß­ oberfläche 10 der Referenzlehre 1 liegt. Dann wird in noch zu beschreibender Weise der Innendurchmesser der Referenzleh­ re 1 so lange verstellt, bis der gleiche Anzeigewert erzielt ist. Auf diese Weise ist die Referenzlehre 1 auf den glei­ chen Durchmesser eingestellt wie der entsprechende Nullring.

Es ist ebenfalls möglich, die Referenzlehre 1 auf einen Nenndurchmesser einzustellen, der zwischen dem Durchmesser zweier Nullringe 7 liegt, wenn die Anzeige- und Justierein­ richtung eine Interpolationsmöglichkeit hat. Bei der Verwen­ dung von vier Nullringen in einem bestimmten Bereich ist eine lineare Interpolation zwischen je zwei Nullringwerten mög­ lich.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die beiden Referenzlehren 1 der Fig. 1. Jede Referenzlehre enthält zwei Teile 11a, 11b, die jeweils eine Innenkontur 12 in Form eines Halbkreisbogens aufweisen. Beide Teile 11a, 11b sind quer zu der sie trennen­ den Linie 13 verschiebbar geführt, wobei die Verschiebung durch eine Gewindespindel 14 mit gegenläufigem Gewinde be­ wirkt werden kann. Zum Antrieb der Gewindespindel 14 dient ein Getriebemotor 15. Im dargestellten Beispiel ist der Ge­ triebemotor 15 mit der Referenzlehre 1 verbunden. Zum Spiel­ ausgleich ist zwischen den beiden Teilen 11a, 11b der Refe­ renzlehre 1 eine Druckfeder 26 angeordnet.

Bei der Verstellung des gegenseitigen Abstands der beiden Teile 11a, 11b der Referenzlehre 1 liegen die Innenkonturen 12 normalerweise nicht auf einem geschlossenen Kreisbogen. Es ist daher für die Justierung und für die Eichung sinnvoll, dies in einer bestimmten Umfangsposition durchzuführen, und zwar am besten in einer Richtung quer zur Trennlinie 13 zwi­ schen den beiden Teilen der Referenzlehre. Diese Stellung ist in Fig. 1 links dargestellt.

Während bei der dargestellten Ausführungsform jede Referenz­ lehre einen eigenen Getriebemotor 15 aufweist, der zwischen der Eichstellung links in Fig. 1 und der Justierstellung für die Meßeinrichtung rechts in Fig. 1 mitbewegt wird, ist es ebenfalls möglich, einen Getriebemotor 16 nur in der linken Eichstellung anzuordnen, der dann mit der jeweils in Verlän­ gerung des Meßdorns 8 angeordneten Referenzlehre 1 in Ein­ griff bringbar ist. Diese Möglichkeit ist in Fig. 3 darge­ stellt.

In Fig. 3 enthält der Getriebemotor 16 ein Kupplungselement 17, das von ihm angetrieben wird. Die Referenzlehre 18 enthält an dem dem Getriebemotor 16 zugewandten Ende der Gewindespindel 14 ebenfalls ein Kupplungselement 19. Die beiden Kupplungselemente 17, 19 bilden zusammen eine Schalt­ kupplung. Sobald die Referenzlehre 18 in Eichposition ange­ ordnet ist, d. h. an der Stelle, an der der Meßdorn vorhanden ist, wird der Getriebemotor 16 in Richtung des Doppelpfeils 20 in Richtung auf die Referenzlehre 18 verschoben, bis die beiden Kupplungselemente 17, 19 in Eingriff gelangen. An­ schließend erfolgt die Verstellung der Referenzlehre auf das beabsichtigte Maß. Nach Durchführung der Verstellung wird der Getriebemotor 16 wieder ausgerückt.

Anstelle eines pneumatischen Meßdorns 8 zur Durchführung der Eichung der Referenzlehre 1, 18 kann selbstverständlich auch ein anderer Meßdorn verwendet werden, beispielsweise ein elektronischer Meßdorn mit induktiven Tastern.

Ebenfalls möglich sind Meßkaliber, d. h. Körper mit einem kreiszylinderförmigen Außenumfang, die, sobald die Referenz­ lehre ausgehend von einem kleineren Durchmesser ausreichend weit aufgeweitet wurde, in die Referenzlehre hineinfallen.

Fig. 4 zeigt schematisch die Aufsicht auf die Anordnung, beispielsweise der Fig. 1. Das nur angedeutete Werkstück 3, beispielsweise ein Motorblock, steht in einer Bearbeitungs­ position. In dieser Bearbeitungsposition sind die Referenz­ lehren 1 gestrichelt dargestellt.

Mit Abstand von der Längsmittelebene des Werkstücks 3 sind die Referenzlehren 1 in einer Eichposition dargestellt, die beispielsweise durch eine Verschiebung senkrecht zur Längs­ mittelebene erreicht werden kann. In dieser Eichposition kann beispielsweise der Meßdorn 8 zwischen den beiden Referenzleh­ ren 1 in Richtung des Doppelpfeils 21 hin und her vertaktet werden. Bei dieser Vertaktung werden die Nullringe 7 sowie gegebenenfalls der Getriebemotor 16 mit vertaktet.

Ebenfalls möglich ist es, daß die Referenzlehren 1 vertaktet werden, so daß der Meßdorn 8 mit den zugehörigen Nullringen 7 sowie gegebenenfalls dem Getriebemotor 16 ortsfest bleibt.

Ebenfalls möglich ist eine Kombination beider Bewegungen, so daß der Meßdorn mit den Nullringen beispielsweise in Fig. 4 unten strichpunktiert dargestellte Ruheposition 21 aufweist.

Statt der in Fig. 2 gezeigten Verschiebbarkeit zweier halb­ kreisförmiger Teile wäre auch eine Verschwenkbarkeit oder auch die Verwendung mehrerer Teile möglich.

Claims (21)

1. Verfahren zur Honbearbeitung von Bohrungen (4) mit unterschiedlichen Nennmaßen in Werkstücken (3), bei dem

• 1. 1.1 ein Bearbeitungsergebnis pneumatisch gemessen wird,
• 2. 1.2 von Zeit zu Zeit eine pneumatische Meßeinrichtung mit einer Luftmeßdüse durch Einfahren in eine Referenzlehre (1, 18) nachjustiert wird,
• 3. 1.3 bei Übergang zu einer Bohrung (4) mit unterschied­ lichem Nennmaß die Referenzlehre (1, 18) mit einem Nullring (7) festen Durchmessers geeicht und
• 4. 1.4 auf das neue Nennmaß verstellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Referenzlehre (1, 18) mittels eines Meßdorns (8) geeicht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Referenzlehre (1, 18) mittels eines Meßkalibers geeicht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zur Durchführung der Eichung die Referenzlehre (1, 18) seitlich in eine Eichposition verschoben wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zur Durchführung der Eichung der Meßdorn (8) zwischen den Referenzlehren (1, 18) hin und her bewegt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Nachjustierung der pneumatischen Meßeinrichtung in der Referenzlehre (1) bei axial feststehenden rotierendem Honwerkzeug (5) über den Umfang integriert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Nachjustierung der pneumatischen Meßeinrichtung in der Referenzlehre (1) immer an einer bestimmten Umfangsstelle durchgeführt wird.

8. Vorrichtung zur Honbearbeitung von Bohrungen (4) mit unterschiedlichen Nennmaßen in Werkstücken (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher­ gehenden Patentansprüche, mit

• 1. 8.1 einem Honwerkzeug (5),
• 2. 8.2 einer Luftmeßdüse,
• 3. 8.3 einer pneumatischen Meßeinrichtung und
• 4. 8.4 einer Referenzlehre (1) zum Nachjustieren der Meßeinrichtung, wobei
  • 1. 8.4.1 die Referenzlehre (1) in ihrem Referenzmaß einstellbar ist, sowie mit
• 5. 8.5 einer Eicheinrichtung zum Eichen der Referenz­ lehre (1), bei der
  • 1. 8.5.1 die Eicheinrichtung einen Meßdorn (8) und mindestens einen Nullring (7) mit einem festen Durchmesser aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der der Meßdorn (8) ein pneumatischer Meßdorn ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Eicheinrichtung einen Meßdorn (8) mit Induktivitätstastern aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Meßeinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Nachjustierung über den Umfang der Referenzlehre (1) inte­ griert wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Meßeinrichtung und/oder die Eicheinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Nachjustierung bzw. Eichung immer an einer bestimmten Umfangsstelle der Referenz­ lehre (1) bzw. des Nullrings (7) durchgeführt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, mit mehreren Nullringen (7).

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der die Eicheinrichtung mindestens ein Meßkaliber aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, mit mehreren Meßkalibern.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, bei der die Referenzlehre (1) in den Raum zwischen dem Werkstück (3) und dem aus diesem herausgefahrenen Honwerkzeug (5) seitlich hineinbewegbar, insbesondere verschiebbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, bei der die Referenzlehre (1) mehrere teilkreisbogenförmige Segmente (11a, 11b) aufweist, deren gegenseitiger Abstand veränderbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, bei der zum Einstellen der Referenzlehre (1) auf das Referenzmaß ein Getriebemotor (15, 16) vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der der Getriebemotor (16) über eine Schaltkupplung (17, 19) mit der Referenz­ lehre (18) verbindbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der jede Referenzlehre (1) einen Getriebemotor (15) aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, bei der eine der Zahl der Honspindeln bzw. Honwerkzeuge (5) gleiche Zahl von Referenzlehren (1, 18) vorgesehen ist.