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Einstellvorrichtung für radialen Arbeitsdruck an einem Honspreizdorn
Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung für den radialen Arbeitsdruck, der
von einem umlaufenden I-Ionspreizdorn od. dgl. auf die Wand einer zu honenden Bohrung
ausgeübt wird, mit einem den Arbeitsdruck übertragenden Gestänge, das den Dorn mit
dem Werkstück in Berührung bringt, einer zur Änderung des Hondurchmessers des Dornes
dienenden einstellbaren Vorrichtung und einer ersten Feder, die einen in einem bestimmten
Druckbereich liegenden einstellbaren Arbeitsdruck erzeugen kann.
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Die Erfindung soll die Aufgabe lösen, den Bereich einstellbarer Arbeitsdrücke
für Honbearbeitungsvorgänge zu erweitern und eine Vorrichtung zu schaffen, die über
den gesamten Arbeitsbereich einer Honmaschine sowohl im Gebiet verhältnismäßig niedriger
als auch im Gebiet verhältnismäßig hoher Arbeitsdrücke einstellbar ist und dabei
stets die am Werkstück erforderliche Arbeitsgenauigkeit besitzt.
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Bisher war es bei Honmaschinen, die dem durch sie zu erreichenden
technischen Zweck gemäß, Werkstücke auf ihre endgültigen Abmessungen zu bringen
haben, Stand der Technik, den radialen Arbeitsdruck über einen praktisch frei wählbaren
Bereich hin einstellen zu können, und zwar durch Verwendung eines Dornes mit mehreren
Honsteinen, die sich dem ersteren gegenüber radial mit den Wänden der zu honenden
Bohrung in Berührung bringen bzw. von diesen abheben lassen. Dieses radiale Andrücken
wird in der Hontechnik durch eine Federvorrichtung bewerkstelligt, die einen Arbeitsdruck
innerhalb eines vorher bestimmten Druckbereiches zur Einwirkung bringt. Es ist bei
Honmaschinen auch üblich, den Arbeitsdruck statt durch Federn durch ein Strömungsmittel
auf das Werkzeug und damit auf das Werkstück ausüben zu lassen.
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Die bekannten Mittel zur Beeinflussung des Arbeitsdruckes einer Honmaschine
arbeiten jedoch für manche Anwendungszwecke der letzteren zu ungenau und zu unzuverlässig,
namentlich auf dem in der Technik infolge der immer enger gezogenen Toleranzgrenzen
besonders wichtig gewordenen Bereich verhältnismäßig geringer Drücke. Durch die
Erfindung wird vorgeschlagen, zur Vermeidung des angeführten Nachteils und zur Erweiterung
des Arbeitsdruckbereiches von Honmaschinen außer einer ersten den Arbeitsdruck erzeugenden
Feder noch eine von dieser unabhängige zweite Feder vorzusehen, deren Druckbereich
von dem Bereich, innerhalb dessen die erste Feder den Arbeitsdruck erzeugt, verschieden
ist.
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,Auf diese Weise bietet die Erfindung den Vorteil, mit der von ihr
vorgeschlagenen Druckeinstellvorrichtung sowohl in dem Gebiet verhältnismäßig geringer
als auch in dem Gebiet verhältnismäßig großer Arbeitsdrücke genau und einstellbar
arbeiten zu können, indem die eine Feder innerhalb eines ersten vorher bestimmbaren
Druckbereiches arbeiten kann und die zweite Feder unabhängig von dieser zur Einwirkung
auf den Honspreizdorn gebracht werden und den Arbeitsdruck innerhalb eines vom ersten
verschiedenen .Bereiches einstellbarer Drücke ausüben kann. Hydraulischen Vorrichtungen
gegenüber hat die von der Erfindung vorgeschlagene Druckeinstellvorrichtung den
Vorzug größerer Einfachheit, sie kann auch auf verhältnismäßig einfache Weise bestehenden
Druckeinstellvorrichtungen von Hon- und sonstigen Bearbeitungsmaschinen, z. B. Schleifmaschinen,
hinzugefügt werden und dadurch sowohl den Arbeitsbereich derselben erweitern als
auch die Genauigkeit derselben erhöhen, ohne deshalb höhere Anforderungen an die
Geschicklichkeit des die Maschine Bedienenden zu stellen. Endlich ist es bei Anwendung
zweier getrennter, den Arbeitsdruck bestimmender Vorrichtungen auch möglich, nicht
nur eine größere Genauigkeit an der Maschine zu erzielen, sondern auch die Hon-
oder sonstigen Fertigstellungsarbeiten zu beschleunigen, indem man diese Vorrichtungen
zu verschiedenen Zwecken benutzt und dadurch die Maschine leistungs- und anpassungsf'ähiger
macht. Die Einstellvorrichtung für hohe Drücke kann z. B. zu Schrupparbeiten verwendet
werden, während die Einstellvorrichtung für geringe Drücke zum Honen von Bohrungen
geringen Durchmessers
oder zur Ausführung von Fertigbearbeitungs-und
Schlichtarbeiten verwendet werden kann.
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An Hand der Zeichnungen soll nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
besprochen werden. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine Vorderansicht einer Bearbeitungsmaschine
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und F i g. 2 eine teilweise geschnittene
Seitenansicht der in F i g. 1 dargestellten Maschine.
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F i g. 2 zeigt ein Werkstück W mit einer durchgehenden zylindrischen
Bohrung H in Arbeitsstellung auf einem Hon- oder Schleifdorn 12, der von
auf einer Maschine 10 befindlichen Vorrichtungen gedreht wird und der Vorrichtungen
trägt, die die Bohrungsfläche auf eine gewünschte Größe und Glätte in einem Schleifgang
oder in mehreren Schleifgängen schleifen. Das Schleifen, Polieren oder Honen erfolgt
durch einen Honstein oder mehrere Honsteine 14,
die eine Radialbewegung auf
dem Dorn 12 ausführen können.
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Der Dorn 12 ist in einem Halter 16 am vorderen Ende einer drehbaren
Rohrwelle 18 befestigt, die die Maschine durchsetzt und die in Traglagern 22 und
24 eines Maschinengehäuses 20 gelagert ist. Die Rohrwelle 18 ragt nach hinten
aus dem Maschinengehäuse heraus und trägt auf dem hinteren Wellenende zwei getriebene
Riemenscheiben 26 und 28, die über Treibriemen 30 bzw. 32 mit Riemenscheiben 34
bzw. 36 verbunden sind, die auf einer zweiten im Gehäuse drehbar gelagerten Welle
38 sitzen. Die Welle 38 trägt auch eine Mehrstufenscheibe 40 mit mehreren
Keilnuten 41 für einen Keilriemen 42. Eine der Keilnuten 41 in der Stufenscheibe
40 nimmt den Keilriemen 42 auf, der in eine entsprechende Nut einer anderen
Keilriemenscheibe 44 eingreift, die auf der Motorwelle 46 eines Antriebsmotors 48
sitzt.
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Eine Welle 50 durchsetzt in Längsrichtung die Mitte der Rohrwelle
18 und ist mit ihrem rückwärtigen Ende in einem Axialdrucklager 52 drehbar gelagert,
das in der Mitte eines Vorschubgestänges 54 angeordnet ist und von diesem Vorschubgestänge
54 getragen wird, das aus zwei Armen 56 und 58 eines zweiarmigen Hebels besteht,
die an ihren unteren Enden an eine Puffervorrichtung 60 angeschlossen sind.
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Die oberen Enden der senkrechten Arme 56 sind durch einen Lenker 76
miteinander verbunden, dessen Gewindebohrung mit dem mit Gewinde versehenen Ende
78 einer Stange 80 zusammenarbeitet. Die Stange 80 ragt vorn aus dem
Gehäuse 20 und trägt an ihrem Vorderende eine Skalenscheibe 82. Beim Drehen
der Scheibe 82 schraubt sich die Stange 80 in den Lenker 76 hinein und ändert damit
die Lage des oberen Endes des Vorschubgestänges 54 gegenüber dem unteren Ende desselben.
Bei der Drehung der Scheibe 82 in der einen Richtung bewegt sich das obere Ende
des Vorschubgestänges 54 nach vorn (in F i g. 2 nach links), so daß auch die Welle
50 in der Rohrwelle 18, aber nur um die halbe Wegstrecke, i vorwärtsbewegt
wird. Hierdurch wird ein im Dorn 12
gelagerter Keil 81 vorgeschoben
und werden die Honsteine 14 nach außen gedrängt, so daß sie sich an die Wand der
Bohrung H anlegen.
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Die Stange 80 durchsetzt einen Schlitz, der sich im oberen Abschnitt
86 eines flachen Federgliedes oder Hebels 88 befindet. Die Stange 80 trägt auch
eine fest an ihr sitzende Büchse 84, die an einer Zwischenstelle der Stange in derNähe
des oberenEndabschnittes 86 des Hebels 88 angeordnet ist. Wird bei einer Drehung
der Skalenscheibe 82 das Gewindeende 78 der Stange 80 in Rückwärtsrichtung
in den Lenker 76
hineingeschraubt, so bewegt sich das obere Ende des Vorschubgestänges
54 nach vorn und schiebt die Welle 50 und daher auch den Keil 81 in
einer solchen Richtung vor, daß die Honsteine 14 nach außen bewegt und an die Bohrung
H angelegt werden.
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Dann kann eine weitere Drehung der Skalenscheibe 82 in gleicher Richtung
die Honsteine 14 nichtweiter nach außenverlagern, und dasVorschubgestänge 54 wird
stehenbleiben. Durch eine weitere Drehung wird jedoch die Stange 80 in den
zu ihr gehörenden Lagern 90 und 92 in Rückwärtsrichtung (in F i g. 2 nach rechts)
bewegt werden. Dies erfolgt entweder, nachdem sich die Büchse 84 an das obere Ende
86 des Federgliedes 88 gelegt hat oder wenn von der Leichtdruckregelvorrichtung
auf die nachstehend beschriebene Art Gebrauch gemacht wird. Die weitere Drehung
der Skalenscheibe 82 erzeugt auf die im nachstehenden gezeigte Art und Weise
den Hon- oder Polierdruck.
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Nachdem sich die Honsteine 14 an die Fläche der Bohrung H angelegt
haben, können sich die Stange 80 und die Skalenscheibe 82 um eine vorher bestimmte
Strecke gleitend rückwärts bewegen. Durch diese rückwärts gerichtete zusätzliche
Bewegung der Skalenscheibe 82 wird nicht nur das Federglied 88 gespannt, sondern
auch ein Stellglied 94 gedreht, das ein weiteres Stellglied 96 bewegt, welches einen
Teil einer Anzeigescheibe 98 darstellt. Diese Scheibe 98 weist einen Zeiger 99 auf,
der sich dreht, wenn die Skalenscheibe 82 über diejenige Stelle hinaus gedreht wird,
die den Zeitpunkt bezeichnet, zu dem sich die Honsteine 14 an das Werkstück
anlegen. Auf diese Weise wird eine sichtbare Anzeige des Ausmaßes der Honsteinbewegungen
gegeben, die für alle verschiedenen Einstellungen der Skalenscheibe 82 erreichbar
sind.
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Beim Honen ist es nicht nur wichtig, das Ausmaß der Honsteinbewegung,
sondern auch den Druck regeln zu können, der von dem Honstein auf das Werkstück
ausgeübt wird. Die Maschine nach der Erfindung besitzt eine Einrichtung zur Erzeugung
eines verhältnismäßig hohen und eine Einrichtung zur Erzeugung eines verhältnismäßig
niedrigen Druckes beim Honen, und die beiden Druckbereiche liegen am besten nebeneinander
oder überdecken sich etwas, um einen ausgedehnten Bereich möglicher Arbeitsdrücke
entstehen zu lassen. Die Regelung des hohen Druckes beim Honen erfolgt durch Einstellen
einer Regelscheibe 100. Diese Regelscheibe ist am vorderen Ende einer in
ziemlicher Nähe des Maschinenfußes angeordneten Achse 102 befestigt. Die
Achse 102 trägt eine in Umfangsrichtung unverstellbare Hülse 104, die als verstellbare
Sperrmutter ausgebildet sein kann, und eine von dieser abstehende Hülse
106, die verschoben werden kann. Zwischen den Hülsen 104 und
106 ist eine ziemlich starke Schraubenfeder 108 vorgesehen. Die Hülse 106
liegt am unteren Endabschnitt des flachen Federgliedes 88 an (F i g. 2). Die Hülse
106 kann auf derjenigen Seite, an der das Federglied 88 anliegt, eine kugelförmige
Sitzfläche haben, und das Federglied hat dann eine dementsprechende Pfanne. Das
rückwärtige Ende der Achse 102 steht mit einer am Maschinengehäuse
20 befestigten Büchse 110 in Gewindeeingriff, und
das
vordere Ende der Achse 102 ist in einem Lager 112 verschiebbar. Wenn die
Regelscheibe 100 gedreht wird und sich dabei die Hülsen 104 und
106
nach hinten bewegen, so legt sich die Hülse 106 an das untere Ende des
Gliedes 88 an. Bei einer weiteren Drehung der Regelscheibe 100 wird die Feder 108
zwischen den Hülsen 104 und 106 zusammengedrückt, und das flache Federglied 88,
das in seiner Mitte mit einer Ausbuchtung 114 versehen ist, die sich an der Rückwand
des Maschinengehäuses 20 abstützt, wird um diese als Drehpunkt wirkende Ausbuchtung
114 gedreht und elastisch durchgebogen. Hierdurch übt das Federglied 88 auch
auf die Büchse 84 und die Stange 80 einen Vorwärtsdruck aus. Der beim
Honen auftretende Druck erhöht sich also, wenn der Bedienungsgriff 100 in einer
Richtung gedreht wird, in der ein größerer Rückwärtsdruck auf das untere Ende des
Federgliedes 88 ausgeübt wird, und dieser Druck kann einfach durch Ändern der Einstellung
der Regelscheibe 100 vergrößert oder verkleinert werden.
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Die von dem Federglied 88 und der Feder 108 erzeugten Drücke bewegen
das obere Ende des Vorschubgestänges 54 nach vorn, so daß die Honsteine 14 radial
nach außen geschoben und an das Werkstück angelegt werden. Die von dem Federglied
88 und der Feder 108 erzeugten Drücke liegen im Bereich ziemlich hoher Drücke.
Es war bisher nicht möglich, den Bereich dieser Drücke genau und zuverlässig zu
erweitern, um auch den Bereich ziemlich niedriger Drücke beherrschen zu können,
die zum Honen und Schleifen von Werkstücken mit sehr genauen Toleranzen erforderlich
sind. Andererseits arbeiten das Federglied 88 und die Feder 108 oberhalb eines vorherbestimmten
Mindestdruckes genau und zuverlässig.
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Die Maschine enthält daher eine Vorrichtung, die in dem Bereich, der
sich von dem obenerwähnten Mindestdruck aus, der mit den bereits beschriebenen Federn
und sonstigen Vorrichtungen erzielt werden kann, abwärts erstreckt, genaue Schleifdrücke
ergibt. Damit jedoch in diesem Druckbereich eine genaue Einstellung erfolgen kann,
muß die für hohe Schleifdrucke vorgesehene Regelscheibe 100 in ihre Minimal- oder
Nullstellung gedreht werden, so daß die die hohen Drücke erzeugende Vorrichtung
nicht die Einstellvorrichtung für niedrige Drücke beeinflußt. Beim Einstellen des
Honens in dem Bereich niedriger Drücke muß auch die Skalenscheibe 82 auf die obenbeschriebene
Weise eingestellt werden, um das gewünschte Ausmaß der Honsteinbewegung festzulegen,
was unter Benutzung der Anzeigescheibe 98 erfolgt, um eine sichtbare Anzeige der
Vorschubgröße zu erhalten.
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Die Vorrichtung zum Einstellen niedriger Schleifdrücke schließt eine
Achse 116 ein, die einen Hilfsgehäuseteil 118 durchsetzt, der auf das Hauptgehäuse
20 aufgesetzt ist. Das vordere Ende der Achse 116 trägt einen Feineinstell- oder
zur Einstellung niedriger Drücke dienenden Handgriff 120. Die Achse 116 trägt ferner
eine Einstellbüchse 122, die durch eine Kontermutter 124 axial fixiert wird.
Die Büchse 122
hat, ebenso wie dieHülse 106, eine kugelförmigeSitzfläche,
die mit einer komplementär dazu geformten Pfanne in einem Hebelglied zusammenarbeitet,
was im, nachstehenden noch beschrieben werden soll. Die Lohse 116 ist auf die gleiche
Art wie die Achse 102 in dem Gehäuseteil 118 gelagert, so daß sie sich, wenn
der Griff 120 gedreht wird, in der Längsrichtung bewegt. Durch diese Längsbewegung
wird die Büchse 122 an eine Auflagefläche in der Nähe des Endes 126 eines Hebelgliedes
128 angelegt, das an einem Zwischenpunkt drehbar auf einem festen, an der Hinterwand
des Gehäuseteils 118 befestigten Zapfen 130 aufliegt. Das Hebelglied 128 ist verhältnismäßig
starr und wird mehr als Hebel denn als Feder benutzt. Das entgegengesetzte Ende
des Hebelgliedes 128 ist bei 132 so geformt, daß es eine durch dasselbe hindurchgehende,
mit ihm zusammenarbeitende Achse 134 aufnimmt. Auf der Achse 134 sitzt ein fest
an ihr angebrachter Ring 136 und ein weiterer Ring 138, der im Abstand von dem festen
Ring 136 gleitbar auf ihr angebracht ist. Zwischen den Ringen 136 und 138 liegt
eine Schraubenfeder 140 (F i g. 2), die durch Verstellen des Handgriffes 120 zusammengedrückt
werden kann, um irgendeinen beim Honen gewünschten Druck im Bereich des genannten
Griffes auf die im nachstehenden beschriebene Weise zu erzeugen.
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Die Achse 134 ist in geeigneten Lagern oder Bohrungen des Hilfsgehäuseteils
118 längsverschiebbar angeordnet. Das rückwärtige Ende der Achse 1.34 trägt eine
Gabel 142, die von diesem Ende aus nach unten geht und die Stange 80 umfaßt.
Die Gabel 142
liegt auch an einem verbreiterten Teil 144 an, der unverrückbar
an der Stange 80 befestigt ist. Wird der Handgriff zur Einstellung niedriger Schleifdrücke
120 so gedreht, daß die abgeschrägte Büchse 122 nach rückwärts bewegt wird, so dreht
sich das Hebelglied 128 auf dem Zapfen 130 und erzeugt eine vergrößerte Bewegung
des gleitbaren Ringes 138. Hierdurch wird die Schraubenfeder 140 zusammengedrückt
und auf den festen Ring 136 ein vorwärtsgerichteter Druck ausgeübt, der die Achse
134 in der Maschine in Vorwärtsrichtung verschiebt. Durch diese Verschiebung in
Vorwärtsrichtung wird die Gabel 142 an den verbreiterten Teil 144 angelegt
und auf das obere Ende des Vorschubgestänges 54 ein vorwärtsgerichteter Druck ausgeübt.
Hierdurch wird auch die Welle 50 nach vorn geschoben, und daher werden die Honsteine
14 radial nach außen bewegt, so daß sie sich mit der der Einstellung des Handgriffes
120 entsprechenden Kraft an das Werkstück anlegen. Die Kraft, mit der die
Steine an die Bohrungswand angedrückt werden, hängt daher nur von der Kraft der
Feder 140
ab. Durch geeignete Wahl der Größe der Schraubenfeder 140 und der
von dieser ausgeübten Kraft können fast alle Schleif- oder Hondrücke innerhalb eines
Bereiches genau erzeugt werden, das vom Druck Null bis zu dem Minimaldruck (oder
sogar noch über diesen hinaus) reicht, der bei Benutzung des für hohe Schleifdrücke
vorgesehenen Bedienungsgriffes 100
noch exakt ausgeübt werden kann. Der Bereich
der beim Schleifen oder Honen ausübbaren Drücke wird also durch die beschriebenen
Vorrichtungen nach unten erweitert, so daß nunmehr ein erweiterter Arbeitsdruckbereich
gesichert ist.