DE3703848C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zustellen der Honsteine eines Honwerkzeugs, mit einem Keilelement, das zum Zustellen an mindestens einer Schrägfläche des Honsteins bzw. des Honsteinträgers angreift und mechanisch mit dem Kolben eines Hydraulikzylinders verbindbar ist, wobei die Zuleitung von Hydraulikflüssigkeit durch ein von einem Schrittmotor betätigbares Nachlaufregelventil gesteuert und der Schrittmotor von einer Steuereinrichtung angesteuert wird.The invention relates to a device for delivering the Honing stones of a honing tool, with a wedge element, which for Delivery on at least one sloping surface of the honing stone or the honing stone carrier attacks and mechanically with the Piston of a hydraulic cylinder can be connected, the Supply of hydraulic fluid through one of one Stepper motor operated overrun control valve controlled and the Stepper motor controlled by a control device becomes.
Eine derartige Einrichtung ist bereits bekannt (DE-OS 29 19 465). Diese bekannte Einrichtung befaßt sich mit der Verbesserung der Ansteuerungsgenauigkeit. Der Schrittmotor wird mit Impulsen bestimmter Frequenz angesteuert. Der Schrittmotor wird gestoppt, sobald eine Kalibriereinrichtung ein Signal abgibt, wonach das gewünschte Endmaß erreicht ist. Der Schrittmotor wird von einer programmierten Aussteuerung gesteuert, die das An- und Abschwellen des Werkzeugs in zwei Geschwindigkeiten bewirken kann.Such a device is already known (DE-OS 29 19 465). This known device deals with the Improve control accuracy. The stepper motor is controlled with pulses of a certain frequency. The Stepper motor is stopped as soon as a calibration device emits a signal, after which the desired gauge block is reached is. The stepper motor is programmed by a modulation controlled, which the swelling of the tool in can cause two speeds.
Ebenfalls bekannt ist ein Vorschlag (VDI-Z 1985, Seite 263), zur Verbesserung der Genauigkeit einer Honsteuerung sowohl die Vorschubgeschwindigkeit der Honspindel als eine softwäremäßige Korrektur der Umkehrpunkte zu berücksichtigen.A proposal is also known (VDI-Z 1985, page 263), to improve the accuracy of a honing control both the feed speed of the honing spindle as a software Correction of the reversal points to be considered.
Grundsätzlich gibt es zum Anstellen der Honsteine eines Honwerkzeugs gegen die zu bearbeitende Fläche zwei Möglichkeiten, nämlich die hydraulische und die mechanische Zustellung. Bei der hydraulischen Zustellung ist es üblich, in den einen Druckraum des Hydraulikzylinders Hydraulikflüssigkeit konstanten Drucks über eine bestimmte oder bestimmbare Zeit einwirken zu lassen. Diese hydraulische Zustellung hat den Vorteil, daß eine automatische Schnellzustellung so lange erfolgt, bis die Honsteine die zu bearbeitenden Oberfläche berühren, da vorher kein Gegendruck herrscht.Basically there are for honing stones of a honing tool against the surface to be machined two options namely the hydraulic and mechanical infeed. With hydraulic infeed, it is common in the a pressure chamber of the hydraulic cylinder hydraulic fluid constant pressure over a certain or determinable time to take effect. This hydraulic infeed has the Advantage that automatic quick delivery for so long takes place until the honing stones reach the surface to be processed touch because there is no back pressure beforehand.
Ebenfalls bekannt ist eine mechanische Zustellung, bei der, ausgehend von einem Schrittmotor, die Honsteine formschlüssig zugestellt werden. Diese mechanische Zustellung hat besondere Vorteile bei der erzielbaren Formgenauigkeit der zu bearbeitenden Flächen.A mechanical infeed is also known, in which starting from a stepper motor, the honing stones are form-fitting be delivered. This mechanical infeed has special features Advantages in the achievable shape accuracy of the working surfaces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Zustellen der Honsteine eines Honwerkzeugs zu schaffen, die eine hohe Formgenauigkeit der zu bearbeitenden Fläche bei schneller Bearbeitungszeit und hoher Schneidleistung bewirkt. The invention has for its object a device to deliver the honing stones of a honing tool, the high dimensional accuracy of the surface to be processed with fast processing times and high cutting performance causes.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Druckmesser, insbesondere ein Differenzdruckmesser vorgesehen ist, der den Druck bzw. die Druckdifferenz in beiden Druckräumen des Hydraulikzylinders mißt und die gemessenen Drücke über einen Meßwandler als elektrische Signale an eine Steuereinrichtung für den Schrittmotor liefert. Die Verwendung eines Nachlaufregelventiles bedeutet, daß Hydraulikdruck an dem Kolben zu seiner Verschiebung immer nur dann anliegt, bis er die dadurch bezweckte inkremental kleine Verschiebung durchgeführt hat. Dann regelt er das Ventil nach, so daß das Ventil wieder geschlossen wird und keine Druckflüssigkeit nachströmt. Durch die Druckmessung ist es nun möglich, das Verhalten des Hydraulikdrucks in Abhängigkeit von der durch den Schrittmotor vorgegebenen Zustellgeschwindigkeit zu berücksichtigen. Aufgrund dieser Druckmessungen läßt sich beispielsweise ermitteln, wann die Honsteine die Bearbeitungsfläche berühren. Es wird so auf sehr einfache Weise möglich, die gemessenen Druckdifferenzen und Änderungen in ihnen zur Auslösung von Steuerungsvorgängen zu verwenden. Auf diese Weise werden die bekannten Vorteile der mechanischen Zustellung mit den Vorteilen der hydraulischen Zustellung in außerordentlich geschickter Weise kombiniert.To achieve this object, the invention provides that a pressure gauge, especially a differential pressure gauge is provided which the pressure or the pressure difference in two pressure chambers of the hydraulic cylinder and the measured Press through a transducer as electrical signals delivers to a control device for the stepper motor. The use of a follower control valve means that Hydraulic pressure on the piston always shifting only applies until it increments the intended purpose made a small shift. Then he takes care of it Valve so that the valve is closed again and no hydraulic fluid flows. By pressure measurement it is now possible to change the behavior of the hydraulic pressure in Dependence on the one specified by the stepper motor Delivery speed to be considered. Based on these Pressure measurements can, for example, determine when the Honing stones touch the processing surface. It gets so on very easy way possible, the measured pressure differences and changes in them to trigger control processes to use. In this way, the known advantages mechanical infeed with the advantages of hydraulic Delivery in an extraordinarily clever way combined.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß das Ventil ein mit beiden Druckräumen des doppelt wirkend ausgebildeten Hydraulikzylinders verbundenes Vierfach-Ventil ist. Durch unterschiedliche Gestaltung des Ventils läßt sich damit erreichen, daß der Hydraulikzylinder beispielsweise auch dazu dienen kann, über einen Doppelkegel zwei Gruppen von Honsteinen nachzustellen, je nachdem, in welche Richtung er, ausgehend von einer Null-Lage, bewegt wird. According to the invention it can be provided that the valve with a two pressure chambers of the double-acting hydraulic cylinder connected fourfold valve. By different The design of the valve can be achieved that the hydraulic cylinder, for example can serve two groups of honing stones over a double cone depending on the direction in which he starting from a zero position.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß eine Steuereinrichtung für den Schrittschaltmotor diesen in mindestens zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bzw. Impulsfrequenzen steuert. Es läßt sich dadurch erreichen, daß zu Beginn in einem Eilgang und bei Bearbeitungsbeginn in einem Schleichgang zugestellt wird. Zum Zurückstellen nach erfolgter Bearbeitung kann beispielsweise in einer dritten, ggf. nochmals anderen Geschwindigkeit gefahren werden.According to the invention it can be provided that a control device for the stepper motor this in at least two different speeds or pulse frequencies controls. It can be achieved that at the beginning in one rapid traverse and in one at the start of machining Creep speed is delivered. To reset after successful Processing can, for example, in a third, possibly be driven at another speed.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung den Schrittschaltmotor bei Unterschreiten eines vorbestimmten Druckverhältnisses vom Eilgang auf einen Schleichgang umschaltet. Da anfangs, wenn die Honsteine die Fläche noch nicht berühren, noch kein Gegendruck aufgebaut wird, ist die Druckdifferenz anfangs noch groß. Sobald jedoch die Honsteine berühren, nähert sich das Druckverhältnis dem Wert 1. Dies ist ein Anzeichen dafür, daß die Bearbeitung beginnt, so daß jetzt auf einen Schleichgang umgeschaltet werden kann. Derartige Umschaltvorgänge sind mit Schrittschaltmotoren sehr einfach durchzuführen. According to the invention it can be provided that the control device the stepper motor when falling below a predetermined Pressure ratio from rapid to creep speed toggles. Because initially when the honing stones make up the area do not touch yet, no back pressure is built up, the pressure difference is initially still large. However, once the Touching honing stones, the pressure ratio approaches that Value 1. This is an indication that the editing begins, so that now switched to a slow speed can be. Such switching operations are with stepper motors very easy to do.
Die Steuereinrichtung kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung einen Zähler zur Ermöglichung einer Wegvorgabe aufweisen. Selbstverständlich kann sie auch andere Korrekturmöglichkeiten aufweisen, die beispielsweise eine Honsteinabnutzung kompensieren können.In a further embodiment, the control device can Invention a counter to enable a route specification exhibit. Of course, you can also use other correction options have, for example, honing stone wear can compensate.
Der Druckmesser bzw. Druckdifferenzmesser kann auch dazu verwendet werden, bei Feststellung eines zu großen Drucks, ein Störungssignal zu erzeugen, so daß die Bearbeitung abgebrochen wird. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung der Zustellereinrichtung bzw. ihres Schrittschaltmotors mit einer Steuereinrichtung für den Hub der Honmaschine wirkverbunden ist.The pressure meter or pressure difference meter can also do this be used if the pressure is too high, generate a fault signal so that the processing is canceled becomes. It can be provided according to the invention that the control device of the delivery device or its Stepper motor with a control device for the stroke the honing machine is operatively connected.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt die einzige Figur in stark vereinfachter Form eine Zustelleinrichtung für ein Honwerkzeug mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung.Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description of a preferred Embodiment of the invention and with reference to the drawing. Here shows the only figure in a greatly simplified Form an infeed device for a honing tool with a control device according to the invention.
Das im einzelnen nicht dargestellte von einer ebenfalls nicht dargestellten Honmaschine drehend und hin- und hergehend angetriebene Honwerkzeug enthält zwei Honsteine 11, die an je einem Honsteinträger 12 angebracht sind. Beide Honsteinträger 12 haben je zwei Schrägflächen 13, die in axialem Abstand angeordnet sind. Der Zustell- bzw. Aufweitmechanismus enthält zwei mit axialem Abstand angeordnete Keilelemente 14, die beide als Kegelstümpfe ausgebildet sind. Wird nun bei axial festgehaltenen Honsteinträgern 12 jedes Keilelementes 14 nach unten gedrückt, so schiebt es aufgrund des schrägen Verlaufs der Schrägflächen 13 und der sie berührenden Teile der Keilelemente 14 die Honsteinträger 12 und damit die Honsteine 11 nach außen und preßt sie dadurch gegen die zu bearbeitende Oberfläche 15 einer Bohrung 16 eines Werkstückes 17. Üblicherweise wird die Rückkehrbewegung der Honsteine mit Hilfe von Federn erreicht.The honing tool, not shown in detail by a honing machine, which is also not shown, is driven in rotation and reciprocally and contains two honing stones 11 which are each attached to a honing stone carrier 12 . Both honing stone supports 12 each have two inclined surfaces 13 which are arranged at an axial distance. The feed or expansion mechanism contains two axially spaced wedge elements 14 , both of which are designed as truncated cones. If each wedge element 14 is now pressed down with axially retained honing stone carriers 12 , it pushes the honing stone carrier 12 and thus the honing stones 11 outwards due to the oblique course of the inclined surfaces 13 and the parts of the wedge elements 14 touching them, thereby pressing them against the one to be machined Surface 15 of a bore 16 of a workpiece 17th The return movement of the honing stones is usually achieved with the help of springs.
Um die Keilelemente 14 nach unten zu verschieben, ist eine Stange 18 vorgesehen, die in axialer Verlängerung einer Kol benstange 19 angeordnet und mit dieser verbunden ist. Die Kolbenstange 19 ist die Kolbenstange eines Hydraulikzylin ders 20, in dessen Innerem ein Kolben 21 hin- und hergehend angeordnet ist. Die Kolbenstange 19 ist zu beiden Seiten des mittig angeordneten Kolbens 21 vorhanden und durchsetzt die axialen Begrenzungswände 22 des Hydraulikzylinders an beiden Seiten, so daß dadurch zwei Druckräume 23, 24 gebildet sind. Der Hydraulikzylinder 20 ist also ein doppelt wirkender Hy draulikzylinder. Wird in den oberen Druckraum 23 Druck ein gebracht und der Druck aus dem anderen Druckraum 24 freige geben, so wird der Kolben 21 mit der Kolbenstange 19 nach unten bewegt, so daß das freie Ende der Stange 18 auf einen zylindrischen Ansatz 25 der Keilelemente 14 drückt und da durch eine Aufspreizung der Honsteine 11 bewirkt.In order to move the wedge elements 14 downwards, a rod 18 is provided which is arranged in an axial extension of a piston rod 19 and is connected to the latter. The piston rod 19 is the piston rod of a Hydraulikzylin ders 20 , inside which a piston 21 is arranged reciprocally. The piston rod 19 is present on both sides of the centrally arranged piston 21 and passes through the axial boundary walls 22 of the hydraulic cylinder on both sides, so that two pressure spaces 23 , 24 are thereby formed. The hydraulic cylinder 20 is therefore a double-acting hydraulic cylinder. If pressure is brought into the upper pressure chamber 23 and the pressure from the other pressure chamber 24 is released, the piston 21 is moved downward with the piston rod 19 , so that the free end of the rod 18 presses on a cylindrical shoulder 25 of the wedge elements 14 and since caused by a spreading of the honing stones 11 .
Zum Betrieb des Hydraulikzylinders 20 ist Hydraulikflüssig keit vorgesehen. Zu diesem Zweck ist eine Hydraulikanlage 26 vorhanden, die mit Hilfe einer ersten Hydraulikleitung 27 Hydraulikflüssigkeit bei einem konstanten einstellbaren Ma ximaldruck liefert. Dieser Druck läßt sich mit Hilfe eines Manometers 28 überprüfen. Die druckführende Leitung endet an einem ersten Anschluß eines Nachlaufregelventils 29, der mit P gekennzeichnet ist. Die von dem Ventil 29 zurückgeführte Hydraulikflüssigkeit gelangt von dem Anschluß T über eine zweite Leitung 30 in die Hydraulikanlage 26 zurück.Hydraulic fluid speed is provided to operate the hydraulic cylinder 20 . For this purpose, a hydraulic system 26 is provided, which supplies hydraulic fluid with the aid of a first hydraulic line 27 at a constant, adjustable maximum pressure. This pressure can be checked using a manometer 28 . The pressure-carrying line ends at a first connection of a follow-up control valve 29 , which is marked with P. The hydraulic fluid returned by the valve 29 returns from the connection T to the hydraulic system 26 via a second line 30 .
Das Nachlaufregelventil 29 ist mit einer Leitung 31 mit dem ersten Druckraum 23 und mit einer zweiten Leitung 32 mit dem zweiten Druckraum 24 verbunden. Von jeder der beiden zwi schen dem Hydraulikzylinder 20 und dem Nachlaufregelventil 29 vorhandene Leitungen 31, 32 führt eine Abzweigung 33, 34 zu einem Druckmeßgerät 35, das den Druck in jedem der beiden Druckräume 23, 24 und ihre Differenz bzw. ihr Verhältnis mißt und die beiden Drücke durch je ein Manometer 36 an zeigt. Gleichzeitig wandelt das Druckmeßgerät 35 die von ihm gemessenen Drücke, mindestens aber die Druckdifferenz, in ein elektrisches Signal um. Dieses elektrische Signal wird über eine elektrische Leitung 37 einer elektronischen Steu ereinheit 38 für einen Schrittmotor 39 zugeleitet. Die Ab triebswelle 40 des Schrittmotors 39 ist über ein nicht näher erläutertes Getriebe 41 mit einem Drehschieber 42 des Nach laufregelventils 29 verbunden. Das axial gegenüberliegende Ende des Drehschiebers 42 weist eine Gewindebohrung auf, in die eine in ihrem Endbereich mit einem entsprechenden Gewin de 43 versehene Welle 44 eingeschraubt ist. Die Welle 44 ist im Bereich ihres freien Endes 45 drehbar aber axial unver schiebbar gelagert. Mit der Welle 44 ist drehfest ein Zahn rad 46 verbunden. Dieses Zahnrad steht in Eingriff mit einer Zahnstange 47, die an dem dem Honwerkzeug entgegengesetzten Ende der Kolbenstange 19 befestigt ist. Eine Bewegung des Kolbens 21 führt daher zu einer Axialverschiebung der Zahn stange 47.The overrun control valve 29 is connected to the first pressure chamber 23 by a line 31 and to the second pressure chamber 24 by a second line 32 . From each of the two between the hydraulic cylinder 20 and the overflow control valve 29 existing lines 31 , 32 leads a branch 33 , 34 to a pressure gauge 35 , which measures the pressure in each of the two pressure chambers 23 , 24 and their difference or ratio and the shows both pressures by a pressure gauge 36 each. At the same time, the pressure measuring device 35 converts the pressures measured by it, or at least the pressure difference, into an electrical signal. This electrical signal is supplied via an electrical line 37 to an electronic control unit 38 for a stepper motor 39 . From the drive shaft 40 of the stepper motor 39 is connected via a gear 41, not explained in detail, to a rotary valve 42 of the flow control valve 29 . The axially opposite end of the rotary valve 42 has a threaded bore into which a shaft 44 provided with a corresponding thread de 43 is screwed in its end region. The shaft 44 is rotatably but axially immovable in the region of its free end 45 . With the shaft 44 a toothed wheel 46 is rotatably connected. This gearwheel engages with a toothed rack 47 which is fastened to the end of the piston rod 19 opposite the honing tool. Movement of the piston 21 therefore leads to an axial displacement of the toothed rack 47 .
Um den Kolben 21 zu bewegen, wird über die Steuereinrichtung 38 der Schrittmotor 39 derart angesteuert, daß er den Dreh schieber 42 des Nachlaufregelventils 29 so verdreht, daß beispielsweise in den oberen Druckraum 23 Hydraulikflüssig keit einströmt, während aus dem unteren Druckraum 24 die Hydraulikflüssigkeit über die Leitung 32 in die Leitung 30 zurückströmen kann. Bei dieser Drehbewegung des Drehschiebers 42 verschiebt sich dieser etwas axial, da er mit seiner Ge windebohrung auf dem Gewinde 43 der Welle 44 aufgeschraubt ist, und sich die Welle 44 axial nicht bewegen kann und an einer Drehbewegung dadurch gehindert ist, daß das Zahnrad 46 in Eingriff mit der Zahnstange 47 steht. Sobald die Druck einleitung in den Druckraum 23 zu einer Abwärtsverschiebung des Kolbens 21 führt, also zu einer Aufspreizbewegung der Honsteine 11, wird die Zahnstange 47 etwas nach unten gezo gen und das Zahnrad 46 gedreht. Diese Drehung des Zahnrades 46 und damit der Welle 44 führt dazu, daß der Drehschieber 42 axial wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben wird, da er sich wegen des Stillstandes des Schrittmotors nicht drehen kann. In seiner Ausgangsstellung ist jedoch wieder die Hydraulikversorgung des oberen Druckraumes 23 unterbunden. Um den Kolben 21 weiterzubewegen, muß also der Schrittmotor 39 wieder in Bewegung gesetzt werden. Es wird also mit dem Nachlaufregelventil 29 erreicht, daß eine Aufweitung mit maximal dem von der Hydraulikanlage 26 zur Verfügung gestellten Druck über nur einen sehr kurzen Weg erfolgt, da über die Zahnstange 47 und das Zahnrad 46 der Schieber 42 des Ventils wieder in seine Ausgangslage zu rückgebracht wird.In order to move the piston 21 , the stepper motor 39 is controlled via the control device 38 such that it rotates the rotary slide 42 of the follow-up control valve 29 so that, for example, hydraulic fluid flows into the upper pressure chamber 23 , while the hydraulic fluid flows from the lower pressure chamber 24 line 32 can flow back into line 30 . During this rotary movement of the rotary valve 42, it moves somewhat axially, since it is screwed with its threaded hole on the thread 43 of the shaft 44 , and the shaft 44 cannot move axially and is prevented from rotating by the gear 46 in Engagement with the rack 47 is. As soon as the pressure introduction into the pressure chamber 23 leads to a downward displacement of the piston 21 , that is to say to an expansion movement of the honing stones 11 , the toothed rack 47 is pulled down somewhat and the gear wheel 46 is rotated. This rotation of the gear 46 and thus the shaft 44 leads to the fact that the rotary slide 42 is pushed axially back into its starting position, since it cannot rotate due to the standstill of the stepping motor. In its initial position, however, the hydraulic supply to the upper pressure chamber 23 is prevented. In order to move the piston 21 further, the stepper motor 39 must be set in motion again. It is thus achieved with the wake control valve 29 that an expansion with a maximum of the pressure provided by the hydraulic system 26 takes place over a very short path, since the slide 42 of the valve returns to its starting position again via the toothed rack 47 and the toothed wheel 46 is returned.
Die Steuereinrichtung 38 enthält die Möglichkeit, den Schrittmotor 39 in verschiedenen Geschwindigkeiten zu be treiben. Um die Honsteine 11 zunächst von ihrem minimalen Radius bis zum Kontakt mit der zu bearbeitenden Oberfläche 15 auszufahren, wird der Schrittschaltmotor 39 mit maximaler Geschwindigkeit betrieben. Sobald das Druckmeßgerät 35 fest stellt, daß der Druck im Druckraum 24 im Verhältnis zum Druck im Druckraum 23 ansteigt, was ein Zeichen dafür ist, daß die Honsteine 11 berühren, schaltet die Steuereinrich tung 38 auf den Schleichgang um, so daß nunmehr eine langsa mere Aufweitung bzw. Zustellung erfolgt. Diese Zustellung kann um eine bestimmte Anzahl von Schritten des Schrittmo tors 39 erfolgen, also um einen bestimmten Weg. Dieser Weg läßt sich vorher an der Steuereinheit 38 eingeben. Er läßt sich unter Umständen auch automatisch oder aufgrund von Mes sungen ändern.The controller 38 includes the ability to drive the stepper motor 39 at different speeds. In order to first extend the honing stones 11 from their minimum radius until they come into contact with the surface 15 to be machined, the stepping motor 39 is operated at maximum speed. As soon as the pressure measuring device 35 determines that the pressure in the pressure chamber 24 rises in relation to the pressure in the pressure chamber 23 , which is a sign that the honing stones 11 are touching, the Steuereinrich device 38 switches to creep speed, so that now a slow speed mere Expansion or delivery takes place. This delivery can take place by a certain number of steps of the step motor 39 , that is to say by a certain path. This route can be entered beforehand on the control unit 38 . Under certain circumstances, it can also be changed automatically or based on measurements.
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