DE2329055B2 - Verfahren zum schleifen von werkstuecken auf einer schleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken auf einer Schleifmaschine bei dem die Position der Schleifscheibe erfaßt und beim Erreichen von voreingestellten Positionen die Schleifscheibe Steuersignale erzeugt werden durch die die Zustellgeschwindigkeit der Schleifscheibe geändert wird, wobei zu wenigstens einem Zeitpunkt das Istmaß des Werkstücks ermittelt wird und die Differenz zwischen Sollmaß und Istmaß unter den Schleifbedingungen der Endbearbeitung vom Werkstück abgetragen wird.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken durch Schleifen werden Schleifmaschinen mit Positioniersteuerung verwendet, bei denen die Position des Schleifspindelstocks über eine Schlittenwegmessung erfaßt und beim Erreichen von voreingestellten Positionen Steuersignale erzeugt werden, mit denen der Zustellbetrieb des Schleifspindelstocks umgeschaltet wird. Praktisch sind solche Positioniersteuerungen so ausgelegt, daß das Fertigmaß für eine oder mehrere Schleifstellen in Speichern, beispielsweise Ziffernschaltern, Kreuzschienenverteiler oder Data-Modulstecker gespeichert wird und in weiteren Speichern Ergänzungswerte gespeichert werden, die Positionen vor Erreichen des Fertigmaßes definieren, zu denen der Zustellantrieb umgeschaltet wird, etwa von Eilgang auf Grobzustellung, von Grobzustellung auf Feinzustellung und von Feinzustellung auf Feinstzustellung. Grundsätzlich die gleiche Positioniersteuerung ist auch anwendbar, wenn der Werkstückschlitten eine Bewegung ausführt, vor allem eine Bewegung parallel zur Werkstückachse.

Bei engen Maßtoleranzen müssen bei solchen Schleifmaschinen Vorkehrungen getroffen werden, um Änderungen der tatsächlichen Position der Schleifstelle gegenüber der in der Positioniersteuerung berücksichtigten auszugleichen. Solche Veränderungen ergeben sich durch Schbifscheibenverschleiß, Temperaturverlagerungen, elastische Verlagerungen von Werkstück, Werkstückhalterung und Schleifspindelstock während der Bearbeitung, unterschiedliche Zerspannungsverhältnisse und Fehler in der Schlittenwegmessung. Solche Veränderungen setzen sich also aus der Einfahrtoleranz (VDI-Richtlinie 3254, Blatt 1) des Schleifspindelstock-Schlittens und der Abweichung infolge Belastung zusammen.

Bei engen Maßtoleranzen wird deshalb zusätzlich eine Meß- und Steuereinrichtung verwendet, mit der der Istdurchmesser des Werkstücks an der Schleifstelle laufend gemessen wird und die Zustellbewegung durch ein Signal von dieser Meß- und Steuereinrichtung abgeschaltet wird (vgl. beispielsweise DOS 20 54 689; DL-PS 75 939; US-PS 36 94 970; CH-PS 3 93 128).

Bei einer bekannten Arbeitsweise wird dabei so vorgegangen, daß zunächst mit Grobzustellung bis zum Erreichen einer voreingestellten Position vorgeschliffen wird, dann ausgefunkt wird, dann die Meß- und Steuereinrichtung in Betrieb gesetzt wird und unter Steuenng durch diese mit wesentlich geringerer Zustellgeschwindigkeit, d. h. unter geänderten Schleifbedingungen, nachgeschliffen wird (CH-PS 3 93 128). Solche Meß- und Steuereinrichtungen erfordern einen beträchtlichen Aufwand, besonders dann, wenn sie selbsttätig unterschiedlich große Werkstückdurchmesser abtasten müssen, der nur gerechtfertigt ist, wenn sehr viele Werkstücke mit engen Toleranzen geschliffen werden müssen. Sollen auf einer Universalmaschine normalerweise Werkstücke mit Toleranzen bearbeitet werden, die größer sind als die Einfahrtoleranz, so lohnt der Aufwand für eine solche Meß- und Steuereinrichtung nicht. Darüber hinaus ist es häufig nicht möglich, eine Universalmaschine nachträglich mit einer solchen Meß- und Steuereinrichtung auszustatten, wenn später der Wunsch auftritt, eng tolerierte Werkstücke zu bearbeiten.

Zur Erreichung enger Werkstücktoleranzen mit Schleifmaschinen mit Positionssteuerung wird deshalb in der Praxis so vorgegangen, daß der Schleifvorgang mehrmals unterbrochen wird, der jeweils erreichte Durchmesser manuell gemessen wird und der Schleifvorgang beendet wird, wenn ein Maß innerhalb der Toleranz erreicht worden ist. Dieses Vorgehen ist sehr zeitaufwendig und erfordert überdies sehr viel Erfahrung und Sorgfalt vom Bedienungsmann. Trotzdem kommt es relativ häufig vor, daß das Fertigmaß um mehr als die zulässige Toleranz unterschritten wird, so daß das Werkstück Ausschuß wird. Das ist vor allem darauf zurückzuführen, daß nach jedem Teil-Schleifvor-

gang die Schleifbedingungen geändert werden, insbesondere wird meist beim erneuten Anfahren eine geringere Zustellgeschwindigkeit als vorher gewählt, und es wird auch, wenn überhaupt, unterschiedlich lange ausgefunkt Der Betrag, der beim erneuten Anfahren abgetragen wurde, variierte deshalb in sehr weiten Grenzen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken, bei dem die Position der Schleifscheibe meßtechnisch erfaßt und beim Erreichen von voreingestellten Positionen der Schleiischeibe Steuersignale erzeugt werden, mit denen die Zustellgeschwindigkeit der Schleifscheibe geändert wird, wobei zu wenigstens einem Zeitpunkt das Istmaß des Werkstückes ermittelt wird und die Differenz zwischen Sollmaß und Istmaß unter den Schleifbedingungen der Endbearbeitung abgetragen wird, verfügbar zu machen, bei dem die Einfahrtoleranz und die Belastungsabweichung ausgeschaltet wird und das vom Bedienungsmann keine außergewöhnliche Erfahrung und Sorgfalt erfordert, sowie eine zu dessen Durchführung geeignete Schleifmaschine.

Eriindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor der Ermittlung des Istmaßes das Werkstück unter den Schleifbedingungen der Endbearbeitung auf ein um einen festgelegten Vorhaltewert über dem Sollmaß liegendes Übermaß geschliffen wird.

Um die elastischen Verlagerungen von Werkstück, Werkstückhalterung und Schleifspindelstock eliminieren zu können, müssen sie reproduzierbar sein. Der Zerspannungsvorgang muß also in der Endphase des Schleifens auf Übermaß und auf Fertigmaß unter gleichen Schleifbedingungen ablaufen, d. h. gleiche Zustellgröße und gleiche Ausfunkzeit. Es kann dabei davon ausgegangen werden, daß in der kurzen Zeit zwischem dem Erreichen des Übermaßen und der Beendigung des Schleifvorganges die Einfahrtoleranz praktisch unverändert bleibt. Außerdem ist in dieser Phase des Schleifablaufes der Zerspannungsvorgang gleich, d. h. gleiche Belastungsabweichung, so daß die Toleranz des tatsächlich erreichten Sollmaßes nur noch durch die Positionsstreubreite gegeben ist. Unter »Positionsstreubreite« werden die nur sehr kleinen, zufälligen Fehler verstanden, die beim wiederholten Einfahren in eine Position innerhalb kurzer Zeit und unter gleichen Bedingungen auftreten.

Zweckmäßigerweise wird bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens so vorgegangen, daß zunächst die Sollposition der Schleifscheibe auf das Übermaß vorangestellt wird und nach der Messung des Werkstücks diese Einstellung um die Differenz von Sollmaß und Istmaß verkleinert wird.

Die Größe des Vorhaltewertes bedarf einer besonderen Überlegung. Wird der Vorhaltewert zu groß gewählt, dauert der letzte Schleifvorgang verhältnismäßig lange, so daß unter extremen Bedingungen sich die Einfahrtoleranz ändern kann. Wird der Vorhaltewert zu klein gewählt, kann es unter ungünstigen Bedingungen passieren, daß das Werkstück schon vor der Messung auf einen unter Fertigmaß liegenden Durchmesser geschliffen wird. Als sicherer Vorhaltewert wird zweckmäßigerweise ein Wert gewählt, der geringfügig größer ist als die Einfahrtoleranz plus die Positionsstreubreite. In der Praxis hat sich ein Wert von 20 Mikrometer als optimaler Wert erwiesen.

Das erfindungsgemäße Verfallen kann grundsätzlich auf jeder Schleifmaschine mit Positioniersteuerung durchgeführt werden. Je nach dem Aufbau und Bedienungskomfort der Positioniersteuerung kann jedoch die erforderliche Änderung des eingestellten Schleifmaßes mehr oder weniger umständlich sein. Um diese Korrektur des Schieifmaßes zu erleichtern, und S um Bedienungsfehler auszuschalten, wird deshalb eine Schleifmaschine mit einer einem Wegmeßsystem für den zustellbaren Schleifspindelstock nachgeschalteten Positioniersteuerung, die eine Anzahl Speicher zur Einstellung von Schleifrnaßen aufweist, deren Einstellungen einzeln nacheinander in die Positioniersteuerung zwecks Steuerung des Schleifspindelstock-Zustellantriebs eingegeben werden können, gemäß einer speziellen Ausbildung der Erfindung dadurch ergänzt, daß zwischen die Schleifmaßspeicher und die Positioniersteuerung eine Addierschaltung geschaltet wird, und daß an den zweiten Eingang dieser Addierschaltung ein manuel! einstellbarer Speicher derart angeschlossen wird, daß dessen Einstellung in der Addierschaltung von der Einstellung des angewählten Schleifmaßspeichers subtrahiert wird. Bei einer solchen Maschine braucht die durch den Meßvorgang ermittelte Differenz zwischen Istmaß und Sollmaß nur in den manuell einstellbaren Speicher eingegeben zu werden und dann der Schleifvorgang fortgeführt zu werden, so daß Bedienungsfehler praktisch ausgeschaltet sind. Als Speicher kom-nen insbesondere die für solche Zwecke in der Praxis vielfach verwendeten Ziffernschalter in Betracht.

Die Erfindung soll anhand eines Blockschaltbilds

einer Ausführungsform einer erfindungsgemäß ergänzten Positioniersteuerung erläutert werden.

Zu einer bekannten Positioniersteuerung 1 gehören als Peripheriegeräte ein Wegmeßsystem 2, ein Impulsformer 3, ein Zähler 4, ggf. mit zugehöriger Anzeige 5, Umschaltpunkt-Einsteller 6, 7 und 8 sowie Schleifmaßspeicher 9 bis 12 und zugehörige Tastwähler 13 bis 16. mit denen über einen Verteiler 17 jeweils der in einem der Speicher 9 bis 12 gespeicherte Wert in die Positioniersteuerung 1 eingegeben werden kann. Die Speicher 9 bis 12 können beispielsweise als Ziffernschalter oder Datamodule ausgebildet sein, es können aber auch andere geeignete Speicher verwendet werden. Zusätzlich kann ein weiterer Speicher 18 vorgesehen sein, mit dem der Zähler 4 auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann. Bei Betätigung einer Taste 19 wird der im Speicher 18 stehende Wert unmittelbar auf den Zähler 4 übertragen, bei Betätigung einer Taste 20 wird der im Speicher 18 stehende Wert auf den Zähler 4 übertragen, wenn die Positioniersteuerung ein bestimmtes Signal liefert, beispielsweise Fertigmaß.

Abgesehen vom Speicher 18 und den Tastern 19 und 20 ist die Arbeitsweise einer solchen Positioniersteuerung bekannt. Kurz gesagt, die vom Wegmeßsystem 2 gelieferten Signale werden im Impulsformer 3 zu Impulsen umgeformt, und diese Impulse werden im Zähler 4 gezählt. In der Positioniersteuerung wird der Zählerstand mit dem Wert verglichen, der im angewählten der Speicher 9 bis 12 steht, und wenn diese Werte übereinstimmen, wird ein Signal zum Zustellantrieb gegeben. Wenn der Zählerstand sich um bestimmte Werte vom Speicherwert unterscheidet, die an den Umschaltspeichern 6, 7 und 8 eingestellt sind, werden ebenfalls Umschaltsignale an den Zustellantrieb gegeben, so daß dieser jeweils von einer ZusteHgeschwindigkeit auf eine andere umschaltet.

Abweichend von bekannten Positioniersteuerungen ist in der dargestellten Positioniersteuerung zwischen den Verteiler 17 und die eigentliche Positioniersteuerung 1 ein Addierer 21 mit zwei Eingängen geschaltet,

an dessen zweiten Eingang ein manuell einstellbarer Speicher 22 liegt. Nach Betätigung einer Taste 23 subtrahiert der Addierer 21 den im manuell einstellbaren Speicher 22 stehenden Wert von dem Wert des angewählten der Speicher 9 bis 12, so daß die Positioniersteuerung auf einen korrigierten Wert eingestellt ist und die Signale entsprechend diesem korrigierten Wert liefert.

Ein Schleifvorgang mit einer Schleifmaschine, die mit einer derartig ergänzten Positioniersteuerung ausgestattet ist, läuft wie folgt ab. Derjenige der Speicher 9 bis 12, in dem ein Wert gespeichert ist. der um den Vorhaltewert größer ist als das Fertigmaß an der Schleifstelle, wird durch Betätigung des betreffenden der Dnicktaster 13 bis 16 angewählt. Anschließend werden die Umschaltpunkte in die Speicher 6, 7 und 8 eingegeben und die übrigen technologischen Werte wie Zustellgeschwindigkeit, Werkstückdrehzahl, Ausfunkzeit und Rückholbetrag, eingestellt. Dann wird in üblicher Weise geschliffen, bis bei Erreichung des Übermaßes mit Einfahrtoleranz die Positioniersteuerung die Rückholung des Schleifspindelstocks veranlaßt. Normalerweise erfolgt diese Rückholung nach einem Ausfunkvorgang, d.h. der Schleifspindelstock bleibt stehen, bis die elastische Verformung des Werkstücks ganz oder zum wesentlichen Teil abgebaut ist. Stattdessen ist es aber auch möglich, das Erreichen eines definierten Schleifdrucks zum jeweiligen Zurückfahren des Schleifspindelstocks auszunützen. Mit Kraftsensoren, eventuell in zwei Koordinaten, zur Messung von Umfangs- und Normalkraft an Werkstück oder Schleifscheibe läßt sich eine noch bessere Reproduzierbarkeit der Abschaltung bei Feinstbearbeitung und damit eine höhere Werkstückgenauigkeit erreichen. Beide Möglichkeiten können natürlich auch kombiniert angewandt werden. Dann werden Werkstückdrehung und Kühlmittelzuführung ausgeschaltet.

Jetzt erfolgt eine manuelle Messung des geschliffenen Durchmessers. Zur Messung werden anzeigende Feinmeßgeräte verwendet; gewünschtenfalls kann zur Erhöhung der Sicherheit dazu der Schleifspindelstock beliebig weit zurückgefahren werden.

Das durch die Messung ermittelte Aufmaß über Solldurchmesser, z. B. 25 Mikrometer, wird in den manuell einstellbaren Speicher 22 eingegeben, und dann wird die Taste 23 betätigt. Diese Betätigung bewirkt,

ίο daß nach erneutem Einschalten des Schleifablaufs der Schleifspindelstock zunächst sehr schnell und sehr genau in die beim soeben beendeten Schleifvorgang erreichte Position gebracht wird. Daraufhin erfolgt automatisch die Korrektur des Schleifwertes, indem der am Schleifmaßspeicher, beispielsweise 9, eingestellte Wert im Addierer 21 um den im Speicher 22 stehenden Wert verringert wird. Anschließend wird automatisch auf diesen neuen Wert geschliffen, und wenn dieser Schleifvorgang beendet ist, erlischt die Vorwahl des Tasters 23.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der manuell einstellbare Speicher 22 jeweils mit dem angewählten der Schleifmaßspeicher 9 bis 12 zusammenwirkt, es können also beliebig viele Schleifmaßspeicher vorgeseher werden, ohne daß sich am Aufbau etwas ändert es braucht nur der Verteiler 17 entsprechend vergrößerl und für jeden zusätzlichen Schleifmaßspeicher eine zusätzliche Taste entsprechend den Tasten 13 bis 16 vorgesehen zu werden.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, in der Schleifmaßspeichern 9 bis 12 jeweils FertigmaC einzustellen und über einen zusätzlichen Speicher der Vorhaltewert einzugeben. Diese Anordnung erforder jedoch einen zusätzlichen Addierer und für das normal« Schleifen eine Eingriffsmöglichkeit, um den Vorhalte wert ein- oder auszuschalten, je nach verlangte Schleifgenauigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ?. Verfahren zum Schleifen von Werkstücken auf einer Schleifmaschine, bei dem die Position der Schleifscheibe meßtechnisch erfaßt und beim Erreichen von voreingestelJten Positionen der Schleifscheibe Steuersignale erzeugt werden, durch die die Zustellgeschwindigkeit der Schleifscheibe geändert wird, wobei zu wenigstens einem Zeitpunkt das Istmaß des Werkstückes ermittelt wird und die Differenz zwischen Sollmaß und Istmaß unter den Schleifbedingungen der Endbearbeitung vom Werkstück abgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Ermittlung des Istmaßes das Werkstück unter den Schleifbedingungen der Endbearbeitung auf ein um einen festgelegten Vorhaltewert über dem Sollmaß liegendes Obermaß geschliffen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die SoMposhion der Schleifscheibe auf das Übermaß voreingestellt wird und nach der Messung des Werkstücks diese Einstellung um die Differenz von Sollmaß und Istmaß verkleinert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorhaltewert geringfügig größer gewählt wird als die Einfahrtoleranz plus Positionsstreubreite.
4. 4. Schleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3 mit einer einem Wegmeßsystem für den zustellbaren Schleifspindelstock nachgeschalteten Positioniersteuerung, die eine Anzahl Speicher zur Einstellung von Schleifmaßen aufweist, deren Einstellungen einzeln nacheinander in die Positioniersteuerung zwecks Steuerung des Schleifspindelstock-Zustellantriebs eingegeben werden können, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Schleifmaßspeicher (9 bis 12) und die Positioniersteuerung (1) eine Addierschaltung (21) geschaltet ist, und daß an den zweiten Eingang dieser Addierscbaltung (21) ein manuell einstellbarer Speicher (22) angeschlossen ist, derart, daß dessen Einstellung in der Addierschaltung (21) von der Einstellung des angewählten Schleifmaßspeichers (9 bis 12) subtrahiert wird.