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Die Erfindung geht aus von einem
Verfahren zum Messen des Abtrags bei der Innenrundfeinbearbeitung
einer in ein Werkstück
eingebrachten, insbesondere kleinen Bohrung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei der Feinbearbeitung von großen Bohrungen
durch Schleifen oder Honen verwendet man zum Messen des erzielten
Innendurchmessers der Bohrung Meßabtaster oder Kalibrierdorne.
Dies läßt aber
nur eine sehr eingeschränkte
Meßgenauigkeit
zu und hat den wesentlichen Nachteil, daß der Bearbeitungsvorgang zwecks
Messen des erreichten Bohrungsdurchmessers ständig unterbrochen werden muß. Außerdem ist
bei höheren
Anforderungen an die Bearbeitungstoleranzen zu beachten, daß das Werkzeug
zur Fortsetzung der Bearbeitung mitunter nicht mehr die erforderliche
Zustellposition anfahren kann, die es zur Unterbrechung des Bearbeitungsvorgangs
verlassen hat.
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Bei einem bekannten Verfahren zum
berührungslosen
Messen der Wanddicke eines hohlzylindrischen Werkstücks bei
der Innenrundfeinbearbeitung der inneren Zylinderwand (Tönshoff,
H. K.: Process Control in Internal Grinding. In: CIRP Annals. 1980,
Vol. 29/1, Seite 207–211)
wird ein Ultraschallimpuls-Sender
und -Empfänger
mittels eines Flüssigkeitskopfes
an die Außenfläche eines
hohlzylindrischen Werkstücks
angekoppelt, dessen Innenfläche
mit einem Schleifwerkzeug abgetragen wird. Die Impulslaufzeit eines
vom Sender ausgesandten Schallimpulses, der an der Innenwandfläche des
Werkstücks
reflektiert und vom Empfänger empfangen
wird, wird gemessen und daraus unter Berücksichtigung der bekannten
Schallaufzeit in dem Werkstückmaterial
die Wanddicke des hohlzylindrischen Werkstücks bestimmt.
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Bei einem ebenfalls bekannten Verfahren
zur berührungslosen
Messung des Abtrags auf einer Werkstückoberfläche (
JP 05-104407 A – abstract –, Patent
Abstracts of Japan) wird ein Ultraschallimpuls-Sender und -Empfänger im
Abstand von der Werkstückoberfläche in einer
bis zur Werkstückoberfläche reichenden Flüssigkeitssäule angeordnet.
Die Impulslaufzeit eines vom Sender ausgesandten Schallimpulses,
der an der Werkstückoberfläche reflektiert
und vom Empfänger
empfangen wird, wird gemessen und daraus unter Berücksichtigung
der Schallaufzeit in der Flüssigkeitssäule der
Abstand zwischen Sender/Empfänger
und der Werkstückoberfläche bestimmt.
Die Änderung
des Abstandes ist ein Maß für den durch
die Oberflächenbearbeitung
erzeugten Abtrag an der Werkstückoberfläche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil,
daß durch
die berührungslose,
kontinuierliche Messung der Dicke der Bohrungswand während des
Bearbeitungsprozesses der Materialabtrag in der Bohrung fortlaufend
erfaßt
wird und bei Erreichen des gewünschten
Maßes
des Soll-Abtrags oder der gewünschten Soll-Wanddicke
der Bohrungswand der Bearbeitungsprozeß sofort gestoppt werden kann.
Das Werkzeug muß also
die Bearbeitung nicht unterbrechen und seine Position zur Vermessung
der Bohrung nicht verlassen. Neben der Verbesserung der erreichbaren
Fertigungsqualität
werden zugleich die Fertigungszeiten extrem reduziert, und die Fertigungskosten,
in die auch der Aufwand für
die Meßmittel
eingeht, sinken. Das kontinuierliche Vermessen der Wanddicke durch
Messung der Frequenz der durch Reflexion an der Innenwandfläche sich
in der Bohrungswand ausbildenden, stehenden Welle läßt eine
hohe Meßauflösung zu,
so daß Bohrungstoleranzen
von kleiner als 1 μm
erzielt werden können.
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Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Meßverfahrens
möglich.
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Die Ausbildung stehender Schallwellen
im Wandbereich läßt sich
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dadurch erreichen, daß durch eine geeignete Beschallung
der die Bohrung umschließenden
Bohrungswand an mindestens einer Stelle mittels eines außerhalb
des Werkstücks
angeordneten Ultraschallwandlers der beschallte Wandbereich zur
Schwingung in seiner Dickenresonanz angeregt wird. Die Frequenz
der Dickenresonanz und/oder deren Änderung wird dann fortlaufend
gemessen und aus der Änderung
der Frequenz das Maß des
Abtrags bestimmt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Ultraschallwandler dem Werkstück drehfest
so zugeordnet, daß er
an dessen Rotation teilnimmt. Dies kann gemäß alternativer Ausführungsformen
der Erfindung dadurch realisiert werden, daß der Ultraschallwandler auf
dem Werkstück
selbst befestigt wird oder als dünne
piezoelektrische Folie aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) auf den Greifbacken
des Werkstückhalters
angeordnet wird und damit nach Einspannen des Werkstücks unmittelbar
auf der Außenwand
des Werkstücks
aufliegt, oder dadurch, daß der
Ultraschallwandler zurückversetzt
in einer Greifbacke angeordnet ist. In letzterem Fall kann der Ultraschallwandler
als konventioneller Piezoquarz ausgeführt werden. Die Einkopplung
der Schallsignale erfolgt über
den bekannten Abstand des Piezoquarzes zum Werkstück durch
das Greifbackenmaterial, wobei jedoch ein Impedanzsprung in Kauf
genommen werden muß.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung werden mindestens zwei Ultraschallwandler vorgesehen
und im Drehwinkelabstand voneinander angeordnet. Durch eine solche
Maßnahme
kann der Einfluß der
Exzentrizität
der Bohrung gegenüber
der Werkstückmittenachse
bei der Bestimmung des Abtragsmaßes kompensiert werden.
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Um Meßfehlern zu begegnen, die durch
unterschiedliche Werkstoffzusammensetzungen der Werkstücke, z.B.
aufgrund von Chargenschwankungen, entstehen und damit unterschiedliche
Schallgeschwindigkeiten im Werkstoff zur Folge haben, wird gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung von der Anzahl der einer Charge zugehörigen Werkstücke ein
Referenzwerkstück
mit toleranzgenau endbearbeiteter Bohrung hergestellt, die Frequenz
der Dickenresonanz des Referenzstücks gemessen und als Sollfrequenz bei
der Bearbeitung der übrigen
Werkstücke
der Charge vorgegeben. Das Maß des
durch den Bearbeitungsprozeß erzielten
Abtrags wird aus dem Vergleich der Istfrequenz mit der Sollfrequenz
bestimmt .
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Alternativ hierzu kann gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung bei jedem zu bearbeitenden Werkstück einer Charge vor dem Bearbeitungsprozeß der Innen-
und Außendurchmesser
sowie die Frequenz der Dickenresonanz gemessen und daraus eine Sollfrequenz
für das
endbearbeitete Werkstück
berechnet werden. Das Maß des
bei dem Bearbeitungsprozeß erzielten
Abtrags wird aus dem Vergleich der Istfrequenz mit der Sollfrequenz
bestimmt.
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Da auch die beim Bearbeitungsprozeß sich ändernde
Temperatur des Werkstücks
Einfluß auf
die Schallgeschwindigkeit im Werkstück nimmt, wird gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung während
des Bearbeitungsprozesses die Temperatur des Werkstücks gemessen
und mittels einer die Werkstücktemperatur
berücksichtigenden
Kompensationsrechnung das ermittelte Maß des Abtrags korrigiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung wird die Temperaturmessung mittels eines Sensors,
der in einer der Greifbacken des Werkstückhalters so integriert ist,
daß der
Sensor mit der Oberfläche des
eingespannten Werkstücks
in Wärmekontakt
kommt, durchgeführt.
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Zeichnung
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Die Erfindung ist anhand von in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen in jeweils schematischer Darstellung:
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1 einen
Längsschnitt
einer Vorrichtung zur Innenrundfeinbearbeitung einer Bohrung in
einem darin eingespannten Werkstück,
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2 einen
Querschnitt längs
der Linie II-II in 1.,
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3 einen
Querschnitt eines Werkstücks
und eines Bearbeitungswerkzeugs in Verbindung mit einer Meßvorrichtung
zur Messung des beim Bearbeitungsprozeß erreichten Materialabtrags,
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4 eine
gleiche Darstellung wie in 3 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel,
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5 und 6 jeweils ausschnittweise
einen Querschnitt eines Werkstückhalters
mit einem in seinen Greifbacken eingespannten Werkstück,
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7 eine
gleiche Darstellung wie in 3 mit
einer Meßvorrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Bei der Innenrundfeinbearbeitung
einer in ein Werkstück 10 eingebrachten
kleinen Bohrung 11 wird das Werkstück 10 in drei um 120° Drehwinkel
zueinander versetzt angeordnete Greifbacken 121 eines Werkstückhalters 12 eingespannt,
der mit einer bestimmten Drehzahl, z.B. 1500 U/min, in Richtung
Pfeil 13 in 1 rotiert.
Ein Bearbeitungswerkzeug 14 ist mit seinem Werkzeugschaft 15 in
einer zugleich einen Werkzeughalter bildenden Spindel 16 festgespannt,
die sich gemäß Pfeil 17 in 1 in Gegenrichtung zu dem
Werkstückhalter 12 mit
einer sehr hohen Drehzahl, z.B. 9000 U/min, dreht. An seinem in
die Bohrung 11 des Werkstücks 10 eintauchenden
vorderen Ende trägt
das Bearbeitungswerkzeug 14 ein an seinem Umfang angeordnetes
Arbeitsmittel 18. Die Rotationsachsen von Werkstück 10 und
Bearbeitungswerkzeug 14 verlaufen in der Regel parallel
zueinander, und da das Werkzeug 14 einem radialen Vorschub
in Richtung Pfeil 19 in 1 unterliegt, setzt
das Arbeitsmittel 18 zu Erzeugung eines Abtrags in der
Bohrung 11 mit einer Anpreßkraft an der Innenwandfläche 111 der
Bohrungswand 112 an, die außen von der Außenfläche 101 des
Werkstücks 10 begrenzt wird.
Weist – wie
im vorliegenden Fall – die
Bohrung 11 eine gegenüber
der axialen Länge
des Arbeitsmittels 18 größere Bohrungstiefe auf, so
führt das
Bearbeitungswerkzeug 14 zusätzlich eine axiale Pendelbewegung oder
Kurzhuboszillation aus, damit die Bohrung 11 gleichmäßig über die
gesamte Bohrungstiefe bearbeitet wird. Die Kurzhuboszillation der
Spindel 16 bzw. des Bearbeitungswerkzeugs 14 ist
in 1 durch den Doppelpfeil 20 angedeutet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die Innenrundfeinbearbeitung durch Schleifen ausgeführt, so
daß das
Arbeitsmittel 18 am Ende des Werkzeugschaftes 15 von
einem Schleifbelag gebildet ist, der während des Schleifprozesses
einer Abnutzung unterliegt. Die Innenrundfeinbearbeitung kann aber auch
z.B. durch Honen erfolgen. Während
der Innenrundfeinbearbeitung wird über einen im Werkzeugschaft 15 zentrisch
verlaufenden Kühlschmierstoffkanal 21 Kühlschmierstoff
in die Bohrung 11 eingebracht und gelangt dort an die zu
bearbeitende Innenwandfläche 111 der
Bohrungswand 112.
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Da bei der Innenrundfeinbearbeitung
der Bohrung 11 sehr hohe Anforderungen an den zu fertigenden Innendurchmesser
der Bohrung 11 gestellt werden, dessen Toleranz kleiner
1 μm liegen
muß, wird
während des
Bearbeitungsprozesses, im vorliegenden Fall während des Schleifprozesses,
fortlaufend die Wanddicke zwischen der Außenfläche 101 des im Ausführungsbeispiel
zylindrischen Werkstücks 10 und
der Innenwandfläche 111 der
Bohrungswand 112 an mindestens einer Stelle des Werkstücks 10 mittels
Ultraschall gemessen und die Abnahme der Wanddicke als Maß für den Abtrag
in der Bohrung 11 ausgegeben. Hierzu wird die die Bohrungen 11 umschließende Bohrungswand 112 an
mindestens einer Stelle durch einen außerhalb des Werkstücks 10 angeordneten
Ultraschallwandler 22 so beschallt, daß der beschallte Wandbereich
zur Schwingung in Dickenresonanz angeregt wird.
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Dabei besteht zwischen der Frequenz
f
eigen der Dickenresonanz und der Wanddicke
1 der
Bohrungswand
112 die Beziehung
wobei c die Schallgeschwindigkeit
in dem betreffenden Werkstoff des Werkstücks
10 ist. Während des
Bearbeitungsprozesses verstimmt sich durch den Materialabtrag an
der Innenwandfläche
111 das
resonante System, wobei die relative Änderung der Frequenz der Dickenresonanz
der relativen Änderung
der Wanddicke entspricht. Aus dem durch die Gleichung
gegebenen Zusammenhang läßt sich
durch Messen der Änderung
der Eigenfrequenz Δf
eigen die damit einhergehende Änderung
der Wanddicke Δl,
die dem Maß des
Abtrags entspricht, bestimmen. Die Frequenz bzw. Änderung
der Frequenz der Dickenresonanz wird mittels eines an sich bekannten
elektronischen Frequenzmessers
23 (
3) gemessen. Als Ultraschallwandler
22 können vorzugsweise
Piezoschwingquarze oder dünne
piezoelektrische Folien aus PVDF (Polyvinylidenfluorid) eingesetzt
werden.
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Bei dem beschriebenen Verfahren der
Anregung eines Wandbereichs der Bohrungswand 112 zur Resonanzschwingung,
dem sog. Resonance-Mode-Locking (RML)-Verfahren wird der Ultraschall
von außen, also
von der Außenfläche 101 des
Werkstücks 10 her,
in das Werkstück 10 an
mindestens einer Stelle der Bohrungswand 112 eingeleitet
und reflektiert an der Innenwandfläche 111 der Bohrungswand 112.
Im Resonanzmodus, also bei Anregung des Wandbereichs mit einer bestimmten
Frequenz, bildet sich eine stehende Welle aus, wobei die Beziehung
gilt: l = n⋅λ/2 mit n
= 1, 2, 3, ... (3).
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Die Messung der Wanddicke kann somit
kontinuierlich durch Messung der Frequenz der sich in der Bohrungswand 112 ausbildenden
stehenden Welle erfolgen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 sind drei Ultraschallwandler 22 stationär am Umfang des
Werkstücks 10 um
gleiche Drehwinkel zueinander versetzt angeordnet. Zwischen den
Ultraschallwandlern 22 und der Außenfläche 101 des Werkstücks 10 verbleibt
ein kleiner Spalt, der zur Einkopplung des Ultraschalls in das Werkstück 10 mit
einem Flüssigkeitsfilm
ausgefüllt
werden kann. Zweckmäßigerweise
wird als Flüssigkeit
der bei dem Bearbeitungsprozeß ohnehin
erforderliche Kühlschmierstoff
verwendet, wobei entsprechende Kühlschmierstoffversorgungen 24 den
Kühlschmierstoffilm 25 in
dem jeweiligen Spalt aufrechterhalten. Jeder Ultraschallwandler 22 ist
Teil einer Meßvorrichtung,
wie sie im Blockschaltbild der 3 dargestellt ist.
Der von einem hier nicht dargestellten Generator in Schwingung versetzte
Ultraschallwandler 22 sendet Schallwellen aus, die über den
Kühlschmierstoffilm 25 in
die Bohrungswand 112 einkoppeln und an der die Bohrung 11 umschließenden Innenwandfläche 111 der
Bohrungswand 112 reflektiert werden, wobei sich in der Bohrungswand 112 bei
einer bestimmten Frequenz eine stehende Welle ausbildet, die in 3 mit 26 symbolisiert ist.
Das elektrische Ausgangssignal des Ultraschallwandlers 22 wird
in einem Verstärker 27 verstärkt und dem
elektrischen Frequenzmesser 23 zugeführt. Ein Beispiel für einen
solchen Frequenzmesser 23 ist in "Ultrasonics", 1995, Vol. 33, Nr. 3, Seite 253 angegeben.
Bei diesem werden mittels einer Spektralanalyse die Resonanzfrequenzen
und ihre Verschiebung detektiert.
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In dem Ausführungsbeispiel der Meßvorrichtung
gemäß 4 sind zwei Ultraschallwandler 22 vorgesehen,
die im Drehwinkelabstand voneinander, beispielsweise um 90° versetzt,
angeordnet sind. Jedem Ultraschallwandler 22 ist wiederum
ein Verstärker 27 und
ein Frequenzmesser 23 zugeordnet. Mittels der Frequenzmesser 23 werden
wiederum die momentanen Resonanzfrequenzen gemessen und daraus die
momentanen Dickenmaße
S1 und S2 bestimmt,
die sich zusammensetzen aus der Dicke 1 der Bohrungswand 112 und
dem Spaltabstand s1 und s2 zwischen
dem jeweiligen Ultraschallwandler 22 und der Außenfläche 101 des
Werkstücks 10.
Die Spaltabstände
s1 und s2 variieren
aufgrund der Exzentrizität
des Werkstücks 10 zeitlich
mit der momentanen Winkelstellung des Werkstücks 10. Aus den Minima
und Maxima der Meßwerte
läßt sich
die Wanddicke 1 und deren Lage ermitteln, so daß durch
die Feinbearbeitung die Bohrung 11 auf eine konzentrische
Bohrung mit dem gewünschten
Sollmaß aufgeweitet
werden kann. Zur Vermeidung des sog. "Übersprechens" der beiden Ultraschallwandler 22 werden
die Ultraschallwandler 22 auf unterschiedliche Betriebsfrequenzen
eingestellt, die die beiden Wandbereiche des Werkstücks 10 jeweils
zur Dickenresonanz anregen.
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Bei den in 5 und 6 dargestellten
Ausführungsbeispielen
zur Messung der Wanddicke oder der Wanddickenänderung der Bohrungswand 112 bzw.
des Abtrags in der Bohrung 11 bei der Innenrundfeinbearbeitung
sind die Ultraschallwandler 22 so angeordnet, daß sie mit
dem Werkstück 10 mitrotieren.
Diese Variante besitzt gegenüber
der stationären
Anordnung der Ultraschallwandler 22 den Vorteil, daß auf das
Koppelmedium "Kühlschmierstoff" im Spalt zwischen
Ultraschallwandler 22 und Werkstück 10 verzichtet werden
kann und die Schwingungen des Ultraschallwandlers 22 direkt
in das Werkstück 10 eingebracht
werden. In dem Ausführungsbeispiel
der 5 sind die Ultraschallwandler 22 auf
der Einspannfläche
der Greifbacken 121 des Werkstückhalter 12, z.B.
als dünne
piezoelektrische PVDF-Folien, angeordnet und liegen nach Einspannen des
Werkstücks 10 formschlüssig auf
der Außenfläche 101 des
Werkstücks 10 auf.
In dem Ausführungsbeispiel
gemäß 6 sind die Ultraschallwandler 22 in
den Greifbacken 121 zurückgesetzt
angeordnet und können
dadurch vorzugsweise als konventionelle Piezoschwinger (Schwingquarze)
ausgeführt
werden. Bei beiden Wandleranordnungen gemäß 5 und 6 ist
für die
Durchführung
des beschriebenen Meßverfahrens
nur ein in einer der Greifbacken 121 angeordneter Ultraschallwandler 22 erforderlich.
Durch die Verwendung von zwei Ultraschallwandlern 22, von
denen jeweils einer in einer Greifbacke 121 untergebracht
ist, kann – wie
vorstehend beschrieben – auf
die Exzentrizität
der Bohrung 11 in dem Werkstück 10 geschlossen
werden. Die für das
Meßverfahren
erforderliche Signalverarbeitung kann im rotierenden Werkstückhalter 12 untergebracht sein
oder aber die Signale werden nach der minimal erforderlichen Signalverarbeitung
vom rotierenden System zu einem stationären Empfänger übertragen.
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Beim Bearbeitungsprozeß erwärmt sich
unvermeidlich das Werkstück 10,
so daß sich
die von der Temperatur abhängigen
Werkstoffkenngrößen: Dichte
und Elastizitätsmodul
(E-Modul) ändern.
Da die Schallgeschwindigkeit von diesen Werkstoffkenngrößen abhängig ist, ändert sich
auch die Schallgeschwindigkeit, so daß in den Meßwerten eine temperaturbedingte
Meßungenauigkeit
auftritt, die unzulässig
groß sein
kann. Um diese Meßungenauigkeit
zu kompensieren, wird während
des Bearbeitungsprozesses die Temperatur des Werkstücks 10 gemessen
und mittels einer die Werkstücktemperatur
berücksichtigenden
Kompensationsrechnung das Maß des
Abtrags korrigiert. Dabei besteht zwischen der Änderung der Schallgeschwindigkeit
und der Temperaturänderung Δ? der Zusammenhang Δc = Δϑ⋅c/2⋅k (4), wobei k
eine Konstante ist. Mit zunehmender Temperatur muß also durch
die Kompensationsrechnung der gemessene Abtrag an der Bohrungswand 112 proportional
korrigiert werden, um dem fehlerfreien "wahren" Wert des Abtragsmaßes zu erhalten.
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Der zur Temperaturmessung erforderliche
Temperatursensor 28 wird unmittelbar auf der Außenwand 101 des
Werkstücks 10 angeordnet
und dabei vorzugsweise, wie dies in 5 und 6 dargestellt ist, in die Spannfläche mindestens
einer Greifbacke 121 so integriert, daß er nach Einspannen des Werkstücks 10 in
den Werkstückhalter 12 die
Außenfläche 101 des
Werkstücks 10 kontaktiert.
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Der Werkstoff der zu bearbeitenden
Werkstücke 10 kann
aufgrund von Chargenschwankungen unterschiedlich zusammengesetzt
sein, was sich auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls im
Werkstück 10 auswirkt.
Um diesen Einfluß zu
begegnen, wird von den einer Charge zugehörigen Werkstücken 10 ein
Referenzstück
mit toleranzgenau endbearbeiteter Bohrung 11 hergestellt.
Bei einem solchen Referenzwerkstück wird
die Frequenz der Dickenresonanz gemessen und als Sollfrequenz bei
der Bearbeitung der übrigen
Werkstücke
der Charge vorgegeben. Das Maß des
beim Bearbeitungsprozeß erreichten
Abtrags wird durch Vergleich der Istfrequenz mit der Sollfrequenz
bestimmt und der Bearbeitungsprozeß wird beendet, sobald die Sollfrequenz
erreicht ist.
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Alternativ kann zur Begegnung der
schwankenden Werkstoffzusammensetzungen in den einzelnen Chargen
bei jedem zu bearbeitenden Werkstück vor dem Bearbeitungsprozeß der Innen-
und Außendurchmesser
sowie die Frequenz der Dickenresonanz gemessen und daraus eine Sollfrequenz
für das
jeweils endzubearbeitende Werkstück
berechnet werden. Das Maß des
Abtrags durch den Bearbeitungsprozeß wird aus dem Vergleich der
Istfrequenz mit der errechneten Sollfrequenz bestimmt.
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Während
in dem vorstehend beschriebenen Verfahren die Messung der Wanddicke
der Bohrungswand 112 bzw. die Messung des Abtrags in der
Bohrung 11 mittels Ultraschall kontinuierlich durch Messung der
Frequenz einer durch Reflexion an der Innenwandfläche 111 der
Bohrungswand 112 sich ausbildenden stehenden Welle erfolgt,
wird in einem alternativen Meßverfahren,
dessen Meßvorrichtung
in 7 illustriert ist,
die Wanddicke der Bohrungswand 112 mittels Ultraschall
diskontinuierlich durch Messung der Laufzeit von Schallimpulsen
innerhalb der Bohrungswand 112 gemessen. Hierzu ist der
in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben angeordnete Ultraschallwandler 22 einerseits
unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 30 an einem
Impulsgenerator 31 und andererseits an einem Empfänger 32 angeschlossen.
Der Empfänger 32 weist einen
Analog-Digitalwandler 33,
eine Recheneinheit 35 und eine Anzeigeeinheit 36 auf.
Ein von dem Impulsgenerator 31 dem Ultraschallwandler 22 zugeführter elektrischer
Sendeimpuls wird als Schallimpuls in den Wandbereich der Bohrungswand 112 abgestrahlt.
Der Schallimpuls wird an der Innenwandfläche 111 der Bohrungswand 112 reflektiert
und vom Ultraschallwandler 22 empfangen. Der Empfangsimpuls
wird im A/D-Wandler 33 digitalisiert und der Recheneinheit 35 zugeführt. Der
vom Impulsgenerator 31 erzeugte Sendeimpuls wird nach Digitalisieren
in einem Analog-Digitalwandler 34 ebenfalls der Recheneinheit 35 zugeführt. Die
Recheneinheit 35 ermittelt aus den digitalisierten Sende-
und Empfangsimpulsen mittels einer statistischen Korrelationsanalyse
die Laufzeit des Schallimpulses vom Aussenden bis zum Empfang und
multipliziert diese mit der Schallgeschwindigkeit im Werkstück 10.
Aus dem Ergebnis, das ein Maß für die doppelte
Wanddicke der Bohrungswand 112 ist, errechnet die Recheneinheit 35 das
momentane Abtragsmaß in
der Bohrung 11 während
des Bearbeitungsprozesses, das in der Anzeigeeinheit 36 dargestellt
wird.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel
beschränkt.
So ist es für
die Feinbearbeitung der Bohrung im Werkstück nicht erforderlich, daß sowohl
Werkzeug als auch Werkstück
rotieren. Es genügt,
daß eines
von beiden einer Rotation ausgesetzt ist.
