DE19532222A1 - Verfahren zum Herstellen von Walzenkonturen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Walzenkonturen, bei dem eine Walze in eine auf einem Maschinenbett angeordnete Vorrichtung eingespannt, in ihr in Längsrichtung verfahren sowie um ihre Längsachse in Rotation versetzt, von einer auf dem Maschinenbett angeordneten Schleifeinrichtung bearbeitet und von einer Meßeinrichtung abgetastet wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Herstellung von hochgenauen, beliebigen Walzenkonturen stellt ein fertigungstechnisch großes Problem dar. Das Problem ist u. a. darin begründet, daß eine Schrägstellung der Walze beim Einspannen in die Schleifmaschine auch durch aufwendiges Ausrichten nicht vollständig auszuschließen ist. Darüber hinaus sind Maschinen- und Fertigungsfehler bei Schleifmaschinen mit Direktzustellung, Kippung oder Exzenterzustellung zu berücksichtigen.

Walzenkonturen werden üblicherweise mit einem Verfahren hergestellt, bei dem zunächst die Lage der Walze in der Einspannvorrichtung der Schleifmaschine sowie die fehlerbehaftete Kontur der Walze manuell vom Schleifmaschinenbediener vermessen wird. Diese mit Hilfe von aufwendigen Meßfahrten gewonnenen Daten werden mit einer Sollkurve verglichen. Unter Berücksichtigung der erforderlichen Fertigungstoleranzen wird die Walze anschließend geschliffen, wobei die von der Schleifeinrichtung zu verfahrende Kurve vom Maschinenbediener von Hand nachgeregelt wird. Dies setzt eine große Erfahrung des Maschinenbedieners voraus. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß es sehr zeitaufwendig ist und nur von wenigen Maschinenbedienern beherrscht wird. Darüber hinaus erstreckt sich die Erfahrung des Maschinenbedieners nur auf vergangene Bearbeitungsvorgänge. Die während des jeweiligen Schleifvorgangs herrschenden Zustände, das sind neben Gewicht und Schieflage der Walze die Temperatur der gesamten Anordnung, damit verbundener Verzug der Walze sowie Verschleiß des Schleifmediums, müssen stets neu durch den Maschinenbediener erkannt und in manuelle Korrekturen umgesetzt werden.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Walzenkonturen zu schaffen, bei dem die Lage der Walze sowie die Konturfehler der Walze gemessen werden und die notwendigen Korrekturen automatisch ausgeführt werden. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch die Meßeinrichtung während der Rotation der Walze entlang deren Längsachse die Kontur der Walze aufgenommen wird, daß in einer Auswerteeinheit von der Meßeinrichtung ermittelte Meßwerte mit Sollwerten der herzustellenden Walzenkontur verglichen werden, und daß aus den verglichenen Daten automatisch eine Korrekturkurve erzeugt wird, deren Daten der Schleifeinrichtung zugeführt und von ihr nachgefahren werden.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung ist eine personenunabhängige Korrektur der Walzen möglich. Darüber hinaus ist die Korrektur sofort an den jeweiligen Maschinenzustand anzupassen. Durch die automatische Korrektur ist es möglich, einem Maschinenbediener mehrere Schleifmaschinen zu unterstellen, wodurch Personal eingespart werden kann. Durch die Verringerung der Anzahl an Meßfahrten kann die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt werden.

In Weiterbildung der Erfindung wird die Sollkurve menügeführt am Bildschirm eingegeben; die Sollwerte der herzustellenden Walzenkontur und die ermittelten Meßwerte werden nach der Funktion h=f(z) beschrieben, wobei h die Ballenhöhe und z die Längsachse der Walze sind. Die Funktion darf keine Unstetigkeiten aufweisen. Eine manuelle Eingabe der Sollwerte zur Erzeugung beliebiger Kurvenformen in Form einer Tabelle ist möglich.

Andere Weiterbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben. In Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung von zwei Meßtastern gebildet ist, die diametral angeordnet und relativ zur Längsachse der zu schleifenden Walze bewegbar sind.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Walzenschleifmaschinen bestehen im wesentlichen aus einem Maschinenbett 1, einem Antrieb 2, einer Einspannvorrichtung 3 sowie einer Schleifvorrichtung 4. Die Einspannvorrichtung 3 ist mit Hilfe des Antriebs 2 in Längsrichtung des Maschinenbetts 1 auf diesem verfahrbar. Die Schleifvorrichtung 4 ist an einer der beiden Längsseiten des Maschinenbetts i angeordnet. Die Schleifvorrichtung 4 weist einen Antrieb 4.1 sowie eine Schleifscheibe 4.2 auf. Der Antrieb 4.1 dient zum einen dazu, die Schleifscheibe 4.2 in Rotation zu versetzen, zum anderen dient er zum Verfahren der Schleifscheibe in Querrichtung des Maschinenbetts 1.

In die Einspannvorrichtung 3 ist eine Walze 5 eingespannt. Mit Hilfe des Antriebs 2 wird auch die Walze 5 in Rotation um ihre Längsachse versetzt. Um eine Materialabnahme auf der Walze 5 zu erreichen, fährt die rotierende Schleifscheibe 4.2 quer zum Maschinenbett 1 in Richtung der Walze 5 vor, bis die Schleifscheibe 4.2 die entgegengesetzt rotierende und in Längsrichtung verfahrene Walze 5 berührt.

Eine Meßeinrichtung 6, die zwei diametral angeordnete Meßtaster 6.1, 6.2 aufweist, nimmt entlang der Längsachse der rotierenden Walze 5 die Position und Lage sowie die Kontur der Walze 5 auf. Es wird der Abstand A zwischen Meßtaster 6.1 und Walze 5 sowie der Abstand B zwischen Meßtaster 6.2 und Walze 5 gemessen. Die ermittelten Daten werden einer Schleifsteuerung 7 zugeführt, in der die gemessenen Werte nach der Formel (A+B)/2 verarbeitet werden. Dieses Ergebnis kann als Fehlerkurve dargestellt werden. Es wird mit der gewünschten Sollkurve verglichen und automatisch eine Korrekturkurve erzeugt, die der Sollkurve überlagert wird. In der Fehlerkurve sind sämtliche Einflüsse der Maschine auf den Fehler, wie z. B. Bettfehler durch Temperatur und Walzengewicht, enthalten. Darüber hinaus sind Fehler der Zustellachse durch Lose oder Maschinengeometrie enthalten. Die Messung wird im ausgeschliffenen Zustand der Walze 5 vorgenommen, d. h. weiteres Schleifen mit dieser Sollkontur bringt keine Änderung an der Walzenkontur.

Ist eine erste korrigierte Sollkurve geschliffen, wird eine erneute Messung durchgeführt und mit der Ursprungssollkurve verglichen. Aus diesem Vergleich wird eine neue Fehlerkurve erzeugt. Diese neue Fehlerkurve wird der korrigierten Sollkurve überlagert. Dieser Vorgang kann beliebig häufig wiederholt werden, bis die erforderliche Abweichung der Walzenkontur von der Sollkurve erreicht ist. Versuche haben ergeben, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach der zweiten Messung das gewünschte Ergebnis erreicht ist.

Zur Darstellung der Meßkurven sowie der Sollkurven kann ein Drucker 8 an die Schleifsteuerung 7 angeschlossen sein. Dieser ist in der Lage, die Kurven als Linien- oder Polardiagramm auszudrucken, die zur Qualitätskontrolle oder -sicherung benutzt werden können.

Durch Interpolation der gemessenen Werte je Umdrehung der Walze ist das Problem der Istwertaufnahme und Fehlmessungen durch äußere Einflüsse, wie z. B. Kühlmittelreste und Schwingungen der Meßtasterarme sowie Sprünge der Meßtaster durch Oberflächenrauhtiefen, gelöst. Durch die Erfassung der Position je Umdrehung (0 bis 360°) ergibt sich eine Meßwertfolge in Form einer Spirale. Aus der Korrelation dieser Werte sind die Korrekturkurven gebildet, wodurch Fehlmessungen ausgeblendet sind. In der Dokumentation ist demgegenüber der gemessene Istwert mit Interpolation je Umdrehung dargestellt. Je Umdrehung der Walze werden etwa 36 Istwerte aufgenommen.

Das Verfahren ist außerdem in der Lage, durch gleichzeitige Aufnahme des Werkstückwinkels mit Meßtasterauslenkung und der zugehörigen z-Achsenposition auch scheibenweise Rundheitskorrekturen und Dokumentationen durchzuführen.

So ist es z. B. geeignet, einen oval gelagerten Zapfen rund zu schleifen und damit die Grundlage zu schaffen, daß die Kontur der Walze optimal geschliffen wird. Mit dem Verfahren sind Konturtoleranzen erreichbar, die unter 0,5 µm liegen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Herstellen von Walzenkonturen, bei dem eine Walze in eine auf einem Maschinenbett angeordnete Vorrichtung eingespannt, in ihr in Längsrichtung verfahren sowie um ihre Längsachse in Rotation versetzt, von einer auf dem Maschinenbett angeordneten Schleifeinrichtung bearbeitet und von einer Meßeinrichtung abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Meßeinrichtung (6) während der Rotation der Walze (5) entlang deren Längsachse die Kontur der Walze (5) aufgenommen wird, daß in einer Auswerteeinheit (7) von der Meßeinrichtung (6) ermittelte Meßwerte mit Sollwerten der herzustellenden Walzenkontur verglichen werden, und daß aus den verglichenen Daten automatisch eine Korrekturkurve erzeugt wird, deren Daten der Schleifeinrichtung (4) zugeführt und von ihr nachgefahren werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Meßeinrichtung (6) die rotatorische Position und die Lage der Walze (5) sowie die Position der Meßeinrichtung (6) aufgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte der herzustellenden Walzenkontur und die ermittelten Meßwerte nach der Funktion h=f(z) beschrieben werden, wobei h die Ballenhöhe und z die Längsachse der Walze (5) sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwerte der herzustellenden Walzenkontur über eine Tastatur oder Diskette in die Schleifsteuerung (7) als Tabelle eingegeben werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelten Meßwerte sowie die Sollwerte mit Hilfe eines Druckers (8) als Linien- oder Polardiagramm ausgedruckt werden.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (6) von zwei Meßtastern (6.1, 6.2) gebildet ist, die diametral angeordnet und relativ zur Längsachse der zu schleifenden Walze (5) bewegbar sind.