-
Vorrichtung zum Messen von Bohrungsdurchmessern, insbesondere von
Ziehdüsen Bei der I-Ierstellung oder Aufarbeitung von Ziehdüsen, die im Endzustand
aus einer zylindrischen Bohrung zwischen konischen Erweiterungen liegend I,estehen
können, benötigt man in verschiedenen Zwischenstadien der Bearbeitung das vorhandene
Maß des Bohrungsdurchmessers. In vielen Fällen werden zuerst die konischen Erweiterungen
hergestellt, die sich dann ohne zylindrischenBohrungsteil scharfkantig treffen.
L)em Durchmesser dieser Durchdringungslinie der beiden konischen Erweiterungen kommt
insofern eine Bedeutung zu, als dieser für den Bohrungsdurchmesser der späteren
zylindrischen Bohrung maßgebend ist, wenn man ein bestimmtes Verhältnis der zylindrischen
Bohrungslänge zum Durchmesser dieser Bohrung erreichen will. Es hat sich auf Grund
von Erfahrung gezeigt, daß es für dieses Verhältnis von Länge zu Durchmesser optimale
Werte für verschiedene zu ziehende Werkstoffe gibt, wenn man Höchstleistungen von
Ziehdüsen und Fabrikation erzielen will.
-
Bekannt sind Verfahren, die Ziehdüsen auch in Zwischenstadien ihrer
Bearbeitung aus der Bearbeitungsmaschine auszuspannen und einen Probezug mit geeignetem
Material vorzunehmen, wobei man dann das erreichte Durchmessermaß des Drahtes als
Maß für den augenblicklich kleinsten Bohrungsdurchmesser der Ziehdüse annimmt. Bekannt
sind auch Verfahren, mit Hilfe von Abdrücken der Innenform der Ziehdüse die gesuchten
Maße zu ermitteln. Alle diese Verfahren haben den Nachteil, daß sie außer einem
erheblichen Aufwand
aii Zeit und Nebenarbeiten meistens das Ausspannen
der Ziehdüse aus den Bearbeitungsmaschinen verlangen.
-
Bekannt ist auch die Messung von Bohrungsdurchmessern mit einer konischen
Tastnadel, wobei die Eintauchtiefe das Maß der Bohrung angibt, wenn die Lage des
Beginnes dieser Bohrung bekannt ist, zum Beispiel, wenn diese Bohrung unmittelbar
an der Oberfläche oder von einem für die Nulleinstellung der Nadel benutzbaren Absatz
ausgeht. Man muß in diesen Fällen die Eintauchtiefe der Tastnadel in bezug zum Beginn
der Bohrung bringen.
-
Hei Ziehdüsen liegt dagegen der Beginn der zylindrischen Bohrung
oder die Durchdringungslinie der konischen Erweiterung im Innern der Düse an unbekannter
Stelle. Infolgedessen ist die \Messung des Bohrungsdurchmessers mit einerTastnadel
deshalb schwierig, weil für die Vergleichsmessung durch die Eintauchtiefe die Bezugsebene
für die Nulleinstellung der Tastnadel fehlt.
-
Nach der Erfindung wird nun eine Vorrichtung zum Messen der Bohrung
benutzt, die durch Verwendung von zwei konischen Tastnadeln mit verschiedener Konussteigung,
die in der gleichen Meßrichtung eingesetzt und benutzt werden, aus der dadurch bedingten
unterschiedlichen Eintauchtiefe in die Bohrung den Durchmesser der Bohrung zu messen
ermöglicht.
-
Die Erfindung geht nun davon aus, mit der ersten Tastnadel eine Meßskala
in die Stellung der Eintauchtiefe der ersten Nadel mitzunehmen und in dieser Stellung
zu verriegeln. An einer zweiten Tastnadel ist eine Meßmarke derart eingestellt,
daß sie bei dem Durchmesser Null auch auf der Meßskala das Maß Null anzeigt. Wird
nun an Stelle der ersten Tastnadel die zweite Tastnadel mit zum Beispiel schlankerem
Konus in die gleiche in ihrer Höhenlage gegenüber beiden Tastnadeln unveriindert
gelassenen Bohrung eingetaucht, so muß bei Vorhandensein eines meßbaren Bohrungsdurchmessers
diese zweite Tastnadel um einen der Differenz der Konussteigungen entsprechenden
Betrag tiefer in die Bohrung eintauchen, was unmittelbar durch die Meßmarke der
zweiten Tastnadel auf der von der ersten Tastnadel in Meßstellung gebrachten Skala
abgelesen werden kann. Die Meßskala kann direkt im Durchmessermaß geeicht werden.
-
Die Genauigkeit der Messung setzt voraus, daß wegen der Verwendung
von konischen Meßteilen der Tastnadeln die Bohrung scharfkantig begrenzt sein soll.
Meßfehler entstehen bei abgerundeten Bohrungsausgängen, nicht aber bei Ansenkungen
von Bohrungen dann, wenn diese Ansenkungen scharfkantig an die Bohrung heranführen
und die Eröffnungswinkel größer als die Konuswinkel der Tastnadel sind. Im Gegensatz
zu der Meßmethode mit einer einzelnen Tastnadel lassen sich nach der Erfindung also
auch versenkte Bohrungen messen, weil die unbekannte Höhenlage der Nullebene bei
Nerweudung von zwei Tastnadeln erfaßt wird.
-
In den verschiedenen Bearbeitungsstadien von Ziehdüsen handelt es
sich im wesentlichen um scharfkantige Bohrungsbegrenzungen, da üblicherweise die
Abrundung der Bohrungsübergänge zu den konischen Erweiterungen am Ende der Bearbeitung
vorgenommen wird.
-
Wenn nun hei an den J3ohrungsübergä.ngen abgerundeten Ziehdüsen die
innere zylindrische Bohrung durch einen Probezug mit geeignetem Ntaterial undAusmessen
des erhaltenen I(aliberdurchmessers gemessen wird und somit bekannt ist, kann durch
die erfundene Meßvorriclltullg mit zwei konischen Tastnadeln mit unterschiedlichen
Konussteigungen bei der Messung ein nalJ für den Durchmesser gefunden werden, das
von dem Maß des Kaliberdurchmessers abweichen kann. Bei bekannten Steigungen der
beiden Tastnatleln kann aus der Differenz des mit den Tastnadeln hestimmten Durchmessers
und des am gezogenen I)raht gemessenen Kaliberdurchmessers der \lrnndungsradius
der Bohrungsübergänge errechnet werden. Nfan kann für die verschiedenen Bohrnngsdurchmesser
bei Annahme von mathematisch richtigen Abrundungsradien Tabellen aufstellen, aus
denen sich dann leicht entsprechend der Differenz der Durchmesser der Abrundungsradius
bestimmen läßt.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verbindung der geschilderten
AIeßvorrichtung mit einer Bearbeitungsmaschine für Ziehdüsen. Diese Verbindung ist
deshalb vorteilhaft, weil es nun nicht mehr nötig ist, die Ziehdüse in Zwischenstadien
ihrer Bearbeitung zur Durchmesserbestimmung aus der Maschine herauszunehmen, sondern
weil ohne Ausspannen und ohne erneutes Einspannen mit etwa erforderlichem Nusrichten
der Bohrung durch beispielsweise Einschwenken der Tastnadeln in die Bohrungsachse
und direktes Messen der vorhandene Bohrungsdurchmesser hestimmt werden kann. Auch
in den Fällen, wo vorerst nur konische Erweiterungen vorliegen, läßt sich der Bohrungsdurchmesser
dieser engsten Stelle der Bohrung messen. Das bedeutet dann aber eine erhebliche
Einsparung an Zeit und Erhöhung hzw. E.rleichterung der Bearheitungsqualität gegenüber
den jetzt üblichen Verfahren.
-
Es ist für die Anwendung des Erfindungsgedankens unerheblich, welche
Querschnittsform die Bohrung des Prüflings hat, so daß die gleiche Meßvorrichtung
bei entsprechend ausgebildeten Tastnadeln auch für nicht kreisförmige Innenprofile
benutzt werden kann. Mit der gleichen Vorrichtung lassen sich ferner Innenprofile
messen, die direkten Messungen nicht zugänglich sind, und zwar nicht nur an Ziehdüsen,
sondern auch bei allen anderen entsprechend ausgebildeten rrbeitsgeräten und Gebrauchsgegenständen.
-
Es empfiehlt sich, die Nadeln in ihren Haltern auswechselbar zu befestigen,
so daß sie zur Änderung des Meßbereiches mit solchen anderer Durchmesser und/oder
anderer Steigungen austauschbar sind. Die Tastnadeln sind entweder gegenüber dem
Prüfling beweglich und aus der Bohrungsachse ausschwenkbar ausgebildet, oder sie
können gemeinsam beweglich oder einzeln unabhängig beweglich gelagert sein. Es kann
aber auch eine An-
ordnung getroffen werden, wonach die Nadeln feststelieii
und der 1>rüfling mit seiner Aufnahmeeinrichtung an jede Nadel herangeführt wird.
-
Zum Ausgleich geringer Abweichungen der Flucht zwischen Bohrungsachse
und Tastnadelachse können die Tastnadeln seitlich federnd, zum Beispiel durch Zwischenschaltung
dünner Eisendrähte gelagert oder auch die Auflage des Prüflings und dessen sonstige
Haltevorrichtung neigullgsverstellbar angeordnet sein. Zum Ausgleich der Lage der
Tastnadeln zueinander empfiehlt es sich, an einer oder beiden Nadeln entsprechende
Einstellvorrichtungen, zum Beispiel durch Schraubverbindungen oder Klemmverbindungen,
vorzusehen oder auch die Meßskala und/oder Meßmarke eiiistel Iliar auszu,ilden.
Für einen geeigneten Meßdruck können die Tastnadeln dazu unter Federspannung oder
Gewichtsbelastung stehen.
-
Zur Erhöhung der Ablesegenauigkeit der Meßeinrichtung können Nonien,
Lupen oder Meßuhren, oder die Einstellung durch Verwendung von schraul>cnförmig
arbeitenden Einrichtungen Verwenduiig finden. Die Meßskala kann für ihre konstant
bleibende Nulleinstellung mit der mitnehmenden Tastuadel eine Rastung erhalten,
die lösbar gestaltet werden kann.
-
In Verbindung mit anderen bekannten Vorrichtungeii zum Messen der
zylindrischen Bohrungslänge lassen sich durch Kombinationen mit insgesamt drei Tastnadeln
sowohl der Bohrungsdurchmesser als auch die zylindrische Bohrungslänge messen.
-
I)er erfinderische Gedanke wird in den Zeichnuiigen an mehreren Beispielen
erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ziehdüse mit nur konischen Erweiterungen und
scharfkantiger Durchdringung ohne zylindriscllell Bohrungsteil, Fig. 2 eine Ziehdüse
mit konischen Erweiterungen und zylindrischem Bohrungsteil mit scharfkantigen Bollrungsül)ergängen,
Fig. 3 und 4 die prinzipielle Anordnung von zwei Tastuadeln mit verschiedenen Konussteigungen
und Meßskala in Nullstellung und Meßstellung, Fig. 5 und 6 den Einfluß abgerundeter
Bohrungsausgänge auf die unterschiedlichen Berühruiigspuiikte zwischen Tastnadel
und Bohrung, Fig. 7 bis 12 eine Anordnung mit beweglichen und aus der Meßachse ausschwenkbaren
Tastnadeln in verschiedenen Meßstellungen, Pig. 13 bis I8 eine Anordnung mit beweglichen
und schwenkbaren Tastnadeln in Verbindung mit einer Ziehdüsenbearbeitungsmaschine
in verschiedenen Äleßstellungen der Tastnadeln.
-
Die Ziehdüse I mit den konischen Öffnungen 2 und 3, die mit ihrer
Durchdringungslinie in Fig. I den Durchmesser do ergeben, hat sich nach Fig. 2 durch
Anbringung eines zylindrischen Bohrungsteiles 4 von der Länge z auf den Durchmesser
d erweitere.
-
In Fig. 3 steht die Tastnadel 5 mit steilerem Meßkonus 6 auf dem
Prüfling 7 mit ihrer Spitze S1 auf, desgleichen steht die Tastnadel 8 mit schlankerem
Meßkonus 9 auf dem Prüfling 7' mit ihrer Spitze S2 auf, wobei der Prüfling 7' identisch
mit dem Prüfling 7 ist, der in unveränderter Meßentfernung zur Nadel 5 senkrecht
zu deren Achse unter die Achse der Nadel 8 verschoben angenommen ist. An der Nadel
5 ist mit dem Arm 10 eine Meßeinrichtung 1 1 einstellbar verbunden, die die Meßskala
I2 trägt. Verbunden mit der Nadel 8 ist die Meßmarke I3, die in dem gezeichneten
Beispiel der Fig. 3 auf der Skala 12 das Maß Null anzeigt, weil der Prüfling 7 bzw.
7' keine Bohrung aufweist.
-
In den Prüfling 14 dringt die Nadel 5 so weit in die Bohrung 15 ein,
bis sie mit ihrem Meßkonus 6 am Bohrungsausgang I6 entsprechend dem Bohrungsdurchmesser
d in Berührung kommt. Aus Fig. 4 ist weiter erkennbar, wie in den Prüfling 14',
der identisch mit 14 ist und wie in Fig. 3 unter die Achse der Nadel 8 verschoben
gedacht ist, die Nadel 8 mit ihrem schlankeren Konusteil 9 tiefer in die Bohrung
15', die den gleichen Bohrungsdurchmesser d hat, eintaucht, wobei sdie Meßmarlke
I3 auf der Meßskala I2 die Differenz der Eintauchtiefen I7 anzeigt. Die Meßskala
I2 kann entsprechend den Konussteigungen der Tastnadeln unmittelbar im Maß des Bohrungsdurchmessers
geeicht sein.
-
Hat die zylindrische Bohrung 4 an ihrem Bohrungsaustritt einen kreisförmigen
Auslaufs8 mit dem Radius R, so ist der Kaliberdurchmesser d erstmalig zwischen den
Punkten E-F in der Linie O-E-F-O' erreicht. Wie Fig. 5 zeigt, berührt aber die Nadel
5 mit ihrem Meßkonus 6 bereits den kreisförmigen Auslauf I8 in den Punkten A bzw.
B mit dem Durchmesser d1, der größer als d ist.
-
Der Berührungspunkt A ist mathematisch genau dadurch bestimmt, daß
die Mantellinie S-A senkrecht auf der Linie A-O stehen muß, entsprechend Punkt B.
Aus Fig. 6 ist erkennbar, daß die Nadel 8 mit ihrem schlankeren Meßkonus g in den
Berührungspunkten C und D zur Anlage kommt, deren Entfernung das Durchmessermaß
d2 ergibt, das kleiner als d1 und größer als d ist.
-
Die in der Fig. 4 dargestellte Messung der Eintauchtiefe I7 ergibt
insofern ein abweichendes Maß für die Fig. 5 und 6, als die für die Messung benutzten
Berührungslinien A-B und C-D um den Betrag 19 in ihrer Höhenlage differieren. Diese
Differenz ist aber vom Radius R und seinem Verhältnis zum Durchmesser d abhängig
und mathematisch genau bestimmbar. Durch Berechnung von Korrekturgrößen in Verbindung
mit den Meßergebnissen und bei Kenntnis des Kaliberdurchmessers d aus anderen Meßverfahren
läßt sich somit der Abrundungsradius R berechnen.
-
Ein Beispiel einer Anordnung von zwei voneinander unabhängigen, schwenkbaren
und verschiebbaren Tastnadeln gegenüber einem nicht bewegten Prüfling zeigen die
Fig. 7 bis 12.
-
Auf einer Grundplatte 20 ist ein Tisch 21 befestigt, der die Düse
I trägt, die in an sich bekannter Weise auf dem Tisch 2I befestigt sein kann. DieTastnadel
5 kann im Schwenkarm 22 auswechselbar und einstellbar gelagert sein, der auf
der
Säule 23 verschieblich und schwenkbar angeordnet ist. An dem Schwenkarm 22 befindet
sich das Rastauge 24 mit der Rastschraube 25, die über die Rastung 26 den Skalenträger
27 in der Grundstellung zur Nadel 5 lösbar verbinden kann. Der Skalenträger 27,
der die Meßskala 30 trägt, ist in seinen Führungen 28 und 29 verschieblich und an
der Säule 23 befestigt. Die Nadel 8 kann in ähnlicherWeise im Schwenkarm 3I auswechselbar
und einstellbar gelagert sein, der auf der Säule 32 verschieblich und schwenkbar
angeordnet ist. Die Klemmung des Skalenträgers 27 in Meßstellung nach Fig. 8 erfolgt
durch die Klemmschraube 35.
-
An der Nadel 8 befindet sich einstellbar der Meßarm 33 mit der Meßmarke
34.
-
Zum Messen des Bohrungsdurchmessers do mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird in folgender Weise verfahren.
-
Die Tastnadel 5 wird in die Bohrungsachse der Ziehdüse I eingeschwenkt
und kann in dieser Richtung durch geeignete Elemente gesichert werden.
-
Der Skalenträger 27 wird über die Rastung 26 durch die Rastschraube
25 am Rastauge 24 festgeklemmt und damit mit der Nadel 5 fest verbunden.
-
Wie in Fig. 8 dargestellt, wird die Nadel 5 nun in den Prüfling I
SO weit eingetaucht, bis sie mit ihrem Meßkonus 6 zur Anlage mit der zu messenden
Bohrung do kommt. Jetzt wird der Skalenträger 27 durch die Klemmschraube 35 verriegelt
und die Rastschraube 25 gelöst. Der Skalenträger 27 ist jetzt durch seine Führung
28 über die Säule 23, die Grundplatte 20, den Tisch 21 starr mit dem Prüfling I
verbunden. Die Nadel 5 wird jetzt zurückgezogen und seitlich ausgeschwenkt, während
der Skalenträger 27 in seiner Meßstellung weiterhin verbleibt. Nach Einschwenken
der Nadel 8 in die Bohrungsachse des Prüflings I wird die Nadel 8 so weit an die
Bohrung do herangeführt, bis der Meßkonus g zur Anlage kommt (Fig. I).
-
In dieser Stellung zeigt die Meßmarke 34 auf der Skala 30 ein Maß
36 an, das dem gesuchten Bohrungsdurchmesser do entspricht. Nach Beendigung der
Messung kann die Nadel 8 wieder zurückgezogen und ausgeschwenkt werden.
-
Eine weitere Ausgestaltung des erfinderischen Gedankens stellt eine
Verbindung dieser Meßvorrichtung mit einer Ziehdüsenbearbeitungsmaschine dar, wie
sie in einem Beispiel in den Fig. I3 bis I8 erläutert ist.
-
In dem Gestell 37 ist die Hohlwelle 38 gelagert, die eine Aufnahmevorrichtung
39 für die Ziehdüse 1 trägt. Die Hohlwelle 38 kann durch eine Riemenscheibe 40 über
nicht dargestellten Riemen und Antriebsquelle für die Bearbeitung der Ziehdüse angetrieben
und für die Messung in Stillstand gebracht werden.
-
Die Tastnadel 5 und die Tastnadel 8 sind in einem Winkelarm 41 auswechselbar
und einstellbar gelagert, der seinerseits an einerFührungsstange 42 über das Auge
43 drehbar befestigt sein kann. Die Führungsstange 42 ist im Gestell 37 verschiebbar
gelagert. Der Skalenträger 44 mit der Meßskala 45 ist verschiebbar im Gestell 37
angeordnet und kann durch die Halteschraube 4(1 in seiner Meßstellung verriegelt
werden.
-
Zum Messen des Bohrungsdurchmessers mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Vorrichtung wird in folgender Weise verfahren.
-
Während der Bearbeitung der Ziehdüsen I befinden sich beide Tastnadelii
5 und 8 ausgeschwenkt aus der Bohrungsachse wie in Fig. I3 und 14 erläutert. Für
die Messung des Durchmessermaßes wird nun die Nadel 5 in die Bohrungsachse der Ziehdüse
I eingeschnenkt untl so weit in die Ziehdüse hinein verscholen. his ihr Meßkonus
6 mit der Bohrung 4 an deren I>>eginn zur Anlage kommt (Fig. I5 und I6). Die
Skala 45 wird jetzt im Gestell 37 so weit verschoben, bis sie sich mit ihrem Nullpunkt
mit der Meßmarke 47 deckt und durch die Halteschraube 46 verriegelt. Nach Zurückziehen
der Tastnadel 5 und durch weiteres Schwenken des Winkelarmes 4I, und zwar so weit,
daß die Tastnadel 8 in die Bolirungsachse der Ziehdüse I zu stehen kommt, wird die
Tastnadel 8 in die Ziehdüse so weit hilleingescllol)en, bis sie mit ihrem Meßkonus
g an den Beginn der Bohrung 4 zur Anlage kommt (Fig. 17 und 18). In dieser Stellung
zeigt die Aleßmarke 47 auf der Meßskala 45 das Maß 36 an, das unmittelbar abgelesen
werden kann und dem gesuchteii Bohrungsdurchmesser entspricht. Nach Beendigung des
Meßvorganges wird die Nadel 8 zurückgezogen und wieder in die Stellung nach Fig.
I3 und 14 ausgeschwenkt, so daß eine weitere ungehinderte Bearbeitung der Ziehdüse
I stattfinden kann.