DE19646144C2 - Honmaschine und Honverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Honmaschine und einem Verfahren zum Honbearbeiten von Oberflächen von Werkstücken.

Beim Honen von Werkstücken wird von einem Honwerkzeug ein Honstein, eine Honleiste o. dgl. mit einem gewissen Anpreß­ druck gegen die zu bearbeitende Oberfläche gepreßt. Dann erfolgt eine überlagerte Bewegung, die aus einer Rotationsbe­ wegung mit einer konstanten Drehzahl und einer hin- und hergehenden Bewegung in Richtung der Drehachse der Rotations­ bewegung zusammengesetzt ist.

Aufgrund dieser beiden Bewegungen ergeben sich Bearbeitungs­ spuren, die geradlinig unter zwei Winkeln gegenüber der Rotationsachse verlaufen, sich also unter einem sogenannten Überschneidungswinkel überschneiden.

Üblicherweise wird die hin- und hergehende Bewegung von einem Hydraulikzylinder erzeugt, dessen Bewegung nicht mit der Rotationsbewegung synchronisiert ist. Aufgrund der Eigen­ schaften von solchen Hydraulikantrieben steigt die Geschwin­ digkeit der hin- und hergehenden Bewegung, häufig als Hub bezeichnet, vom Umkehrpunkt der Bewegung zunächst langsam an, bis sie ihr Maximum erreicht. Auch vor Erreichen des jeweils anderen Umkehrpunkts erfolgt schon relativ früh eine Abbremsung der Hubgeschwindigkeit.

Ein Beispiel für einen hydraulischen Hubantrieb ist in Spur, G., Stöferle, Th.: Spanen. In: Handbuch der Fertigungstechnik, Band 3/2; Carl Hanser Verlag München Wien 1980, Seite 334, Bild 50 dargestellt.

Verwendet man für die Erzeugung der Hubbewegung einen Kurbelantrieb oder einen Exzenterantrieb, so nimmt die Geschwindigkeit vom Umkehrpunkt bis zur Mitte der Hubbewegung zu und von dort an wieder ab. Dies führt in der Abwicklung zu einer sinusförmigen Bewegung.

Aufgrund dieser Art der Hubbewegung tritt ein konstanter und gleichmäßiger Überschneidungswinkel nur über einen Teil der Hublänge auf, gegebenenfalls nur über einen sehr kurzen Teil. Dadurch entstehen Änderungen des Schnittbilds, d. h. Abweichungen von der gewünschten geradlinigen Schar von Schneidspuren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Honmaschine und ein Honverfahren zu schaffen, mit deren Hilfe verbesserte Arbeitsergebnisse erreicht werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Honmaschine mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen, eine Honmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 2 sowie ein Honverfahren mit den in den Ansprüchen 7 und 8 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche.

Die Relativbewegung zwischen dem Honwerkzeug und der Oberfläche kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Honspindel gleichzeitig drehend und hin- und hergehend angetrieben wird. In diesem Fall kann das Werkstück stehenbleiben.

Ebenfalls möglich ist es, daß das Honwerkzeug rotierend angetrieben wird, während die Hubbewegung dem Werkstück aufgezwungen wird.

Ebenfalls möglich ist es, daß das Honwerkzeug hin- und herbewegt wird, während die Rotation dem Werkstück auferlegt wird.

In allen Fällen wird von der Erfindung vorgeschlagen, die Steuerung so abzustimmen, daß die Abwicklung der Bewegung des Honwerkzeugs über einen möglichst großen Teil des Hubs geradlinig verläuft, d. h. praktisch mit Ausnahme der Umkehr­ punkte selbst, wo eine gewisse Verrundung des Wegs der einzelnen Schneidkörner erfolgt.

Aufgrund dieser Maßnahme bleibt der Bewegungsweg jedes einzelnen Schneidkorns in der Abwicklung geradlinig, so daß sich ein Schneidspurenbild ergibt, das aus einer Vielzahl voneinander sich unter einem festen Winkel überschneidenden Spuren zusammensetzt.

Beispielsweise kann, um diese Bewegung durchführen zu können, die Steuerung derart ausgebildet sein, daß sie die Hubbewe­ gung bis nahe an ihre Umkehrpunkte mit konstanter Geschwin­ digkeit durchführt. Zu diesem Zweck können beispielsweise Linearmotore verwendet werden, die eine solche konstante Geschwindigkeit bis praktisch zu den Umkehrpunkten ermögli­ chen.

Eine weitere Möglichkeit, wie diese Bewegung erreicht werden kann, besteht darin, daß die Steuerung derart ausgebildet ist, daß sie die Drehbewegung im Bereich der Umkehrpunkte der Hubbewegung verlangsamt.

Insbesondere kann eine Kombination beider Möglichkeiten zur Herstellung eines zickzackförmigen Schnittbilds führen.

Als Hubantrieb kann beispielsweise ein Exzenterantrieb oder ein Kurbelantrieb dienen.

Hier kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Drehge­ schwindigkeit während jedes Gesamtumlaufs des Exzenters zweimal kontinuierlich vergrößert und verkleinert wird. Hierdurch wird die an sich durch den Umlauf bewirkte Bewegung in Form einer sinusförmigen Wellenlinie einer Dreiecklinie angenähert.

Dies gilt insbesondere dann, wenn auch die Rotationsbewegung, für die üblicherweise ein Elektromotor vorhanden ist, in entsprechender Weise moduliert wird, d. h. im Bereich der Umkehrpunkte seine Umdrehungsgeschwindigkeit verringert.

Eine weitere Möglichkeit, wie der Hubantrieb aufgebaut sein kann, ist die Verwendung eines Servo-Linearmotors, bei dem also während des geradlinigen Verlaufs auch eine Feststellung der tatsächlichen Position möglich ist.

Ebenfalls möglich ist die Verwendung eines Zahnriemen-Linear­ antriebs für die Verwirklichung des Hubantriebs.

Eine weitere Möglichkeit, die von der Erfindung vorgeschlagen wird, ist die Verwendung eines Linearantriebs mit einer Kugelspindel.

Ebenfalls möglich ist die Verwendung eines elektrischen Linearmotors.

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 stark vereinfacht eine Möglichkeit eines Hubantriebs und Drehantriebs für die Honspin­ del einer Honmaschine;

Fig. 2 die Abwicklung des Wegs eines Schneidkorns eines Honwerkzeugs bei einem Exzenterantrieb;

Fig. 3 die von der Erfindung vorgeschlagene Bewegung eines Schneidkorns in einer abgewickelten Darstellung.

Die in Fig. 1 stark vereinfacht dargestellte Honeinheit enthält eine Honspindellagerung 1, die an einem Maschinenteil 2 befestigt ist. In der Honspindellagerung 1 ist eine Hon­ spindel 3 axial verschiebbar und verdrehbar gelagert. Für die Rotationsbewegung der Honspindel 3 ist ein Drehantrieb 4 vorgesehen, der einen Elektromotor 5 enthält. Die Welle 6 des Elektromotors 5 treibt über einen Keilriemenantrieb die Honspindel 3 an.

An dem in Fig. 1 oberen Ende ist an der Honspindel 3 eine Zustelleinrichtung 8 mit Hilfe eines Elektromotors ange­ bracht.

Auf dem unteren Ende der Honspindel 3 sitzt eine Muffe 9, die zwei radiale diametral angeordnete Zapfen 10 aufweist. Jeder Zapfen 10 greift in einen Schlitz 11 an einem Ende eines zweiarmigen Hebels 12 ein. Der Hebel 12 ist mit einer Achse 13 in einem Lagerbock 14 gelagert.

Das gegenüberliegende Ende des Hebels 12 weist ebenfalls einen Schlitz 15 auf, in den ein Zapfen 16 eingreift. Der Zapfen 16 ist exzentrisch auf einer drehantreibbaren Exzen­ terscheibe 17 angebracht. Zur Drehung der Exzenterscheibe 17 dient ein in der Fig. 1 oberhalb der Exzenterscheibe 17 angeordneter Elektromotor 18, der mit der Exzenterscheibe 17 über eine Welle 19 verbunden ist.

Der Drehantrieb 4 und der Elektromotor 18 der Exzenterscheibe 17, die zusammen mit dem Hebel 12 den Hubantrieb bildet, werden jeweils von einer Steuerung angesteuert.

An dem freien Ende der Honspindel 3 ist mit Hilfe einer nicht dargestellten Einrichtung ein Honwerkzeug 20 befestigt, das in seinem Werkzeugbereich eine Vielzahl von Honleisten 21 aufweist.

Das Honwerkzeug 20 wird zunächst in eine Bohrung eingefahren und mit Hilfe der Zustelleinrichtung 8 zugestellt. Dies bedeutet, daß die Honleisten 21 gegen die Wand einer Bohrung angepreßt werden. Wird nun der Elektromotor 5 des Drehan­ triebs 4 und der Elektromotor 18 des Hubantriebs normal betrieben, so rotieren sie beide mit einer konstanten Ge­ schwindigkeit. Ein Schneidkorn, das in einer der Schneidlei­ sten 21 sitzt, führt dann die in Fig. 2 dargestellte Bewegung aus, die allerdings zum Stand der Technik gehört.

Wird nun jedoch im Bereich der Umkehrpunkte der Hubbewegung der Elektromotor 5 abgebremst und der Elektromotor 18 be­ schleunigt, so kann man dadurch eine Bewegung erreichen, bei der das Schneidkorn zickzackförmig bewegt wird, wie dies die Abwicklung der Fig. 3 zeigt. Dadurch ergeben sich über praktisch den gesamten Hubbereich des Werkzeugsund damit des Schneidkorns geradlinig verlaufende Bewegungsabläufe und dadurch bei der Überschneidung überall konstante und gleich große Überschneidungswinkel.

Der in Fig. 3 dargestellte von der Erfindung vorgeschlagene Bewegungsablauf läßt sich nicht nur durch die Steuerung eines Elektromotors eines Exzenterantriebs erreichen, sondern beispielsweise auch durch die Verwendung eines Linearmotors.

Auch hier schlägt die Erfindung vor, die Bewegung dieses den Hubantrieb bildenden Linearmotors über praktisch die gesamte Erstreckung des Hubs mit konstanter Geschwindigkeit durchzu­ führen. Hier ist dann die Modulierung der Drehzahl des Drehantriebs nicht unbedingt erforderlich, kann aber unter­ stützend mitwirken.

Claims (8)

1. Honmaschine mit

• 1. 1.1 einer Honspindel (3) zur Anbringung eines Honwerkzeugs (20),
• 2. 1.2 einer Honspindellagerung (1),
• 3. 1.3 einem Drehantrieb (4),
• 4. 1.4 einem Hubantrieb, sowie mit
• 5. 1.5 einer Steuerung, die den Drehantrieb und/oder den Hubantrieb derart steuert, dass die Abwicklung der Bewegung des Honwerkzeugs (20) gegenüber der zu bearbeitenden Fläche über einen möglichst großen Teil des Hubs gerad­ linig verläuft, wobei
• 6. 1.6 die Steuerung derart ausgebildet ist, dass sie die Hubbewegung bis in den Bereich ihrer Umkehrpunkte mit konstanter Geschwindigkeit durchführt und
• 7. 1.7 die Drehbewegung im Bereich der Umkehrpunkte der Hubbewegung in Relation zu dieser verlangsamt.

2. Honmaschine mit

• 1. 2.1 einer Honspindel (3) zur Anbringung eines Honwerkzeugs (20),
• 2. 2.2 einer Honspindellagerung (1),
• 3. 2.3 einem Drehantrieb (4),
• 4. 2.4 einem Hubantrieb, sowie mit
• 5. 2.5 einer Steuerung, die den Drehantrieb und/oder den Hubantrieb derart steuert, dass die Abwicklung der Bewegung des Honwerkzeugs (20) gegenüber der zu bearbeitenden Fläche über einen möglichst großen Teil des Hubs gerad­ linig verläuft, wobei
• 6. 2.6 der Hubantrieb einen Exzenterantrieb aufweist, und
• 7. 2.7 die Drehgeschwindigkeit des Drehantriebs (4) während jedes Umlaufs des Exzenterantriebs (16, 17, 18, 19) in Relation zur Hubgeschwindigkeit zweimal kontinuierlich vergrößert und verkleinert wird.

3. Honmaschine nach Anspruch 1, bei der der Hubantrieb einen Servo-Linearmotor aufweist.

4. Honmaschine nach Anspruch 1, bei der der Hubantrieb einen Zahnriemen-Linearantrieb aufweist.

5. Honmaschine nach Anspruch 1, bei der der Hubantrieb einen Kugelspindel-Linearantrieb aufweist.

6. Honmaschine nach Anspruch 1, bei der der Hubantrieb einen elektrischen Linearmotor aufweist.

7. Verfahren zum Honbearbeiten von Oberflächen von Werkstücken, bei dem ein Honwerkzeug (20) gegen die zu bearbeitende Oberfläche angedrückt und dabei gleichzeitig eine Rotationsbewegung und eine hin- und hergehende Hubbewegung zwischen der Oberfläche und dem Honwerkzeug (20) durchgeführt wird, wobei die beiden Bewegungen derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Abwicklung der Bewegung des Honwerkzeugs (20) gegenüber der Oberfläche mit Ausnahme der Umkehrpunkte der Hubbewegung geradlinig verläuft, die hin- und hergehende Hubbewegung bis in den Bereich der Umkehrpunkte mit konstanter Hubgeschwindigkeit durchgeführt wird, und bei dem die drehende Bewegung im Bereich der Umkehrpunkte der hin- und hergehenden Hubbewegung verlangsamt wird.

8. Verfahren zum Honbearbeiten von Oberflächen von Werkstücken, bei dem ein Honwerkzeug (20) gegen die zu bearbeitende Oberfläche angedrückt und dabei gleichzeitig eine Rotationsbewegung und eine hin- und hergehende Hubbewegung zwischen der Oberfläche und dem Honwerkzeug durchgeführt wird, wobei die beiden Bewegungen derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Abwicklung der Bewegung des Honwerkzeugs (20) gegenüber der Oberfläche mit Ausnahme der Umkehrpunkte der Hubbewegung geradlinig verläuft, bei dem für die Hubbewegung ein Exzenterantrieb (16, 17, 18, 19) verwendet wird, bei dem die Drehgeschwindigkeit des Drehantriebs (4) während jedes Umlaufs zweimal vergrößert und verkleinert wird.