Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum spanabhebenden
Herstellen von Innenprofilen in einem Werkstück
mit einem hin- und herbewegbaren und mit einer Zustelleinrich
tung versehenen Werkzeug. Ein besonders markantes Beispiel für
derartige Arbeitsverfahren findet sich beim spanenden Profilie
rungsvorgang auf Nutenziehmaschinen. Um den Arbeitsvorgang
einwandfrei zu steuern, was zur Einhaltung geringer Toleranzen
erforderlich ist, wird üblicherweise die Nuttiefe durch ein
taktiles Verfahren vermessen. Dies setzt allerdings voraus, daß
das Werkzeug zuvor aus dem Werkstück verfahren und das Meßgerä
te in dieses hineingeführt werden muß. Selbst wenn nicht jedes
einzelne Werkstück vermessen wird, erfordert diese Handhabung
doch einen erheblichen zeitlichen und apparativen Aufwand.
Gleichwohl ist der Genauigkeitsgrad solcher rein mechanischen
Meßverfahren begrenzt. Das Bestreben richtet sich deshalb dar
auf, Möglichkeiten zur Rationalisierung auch solcher Fertigungs
verfahren zu suchen, die sich bisher der Anwendung zeit- und
kostensparender Arbeitsverfahren widersetzt haben, wie dies auf
Verfahren der eingangs bezeichneten Art zutrifft. Die Erfindung
nimmt sich dieses Problems an und löst die gestellte Aufgabe
dadurch, daß zur Steuerung des Arbeitsvorgangs der Ist-Wert der
Wanddicke im Bearbeitungsbereich berührungsfrei gemessen und
mit dem vorgegebenen Soll-Wert der Wanddicke des Werkstücks
kontinuierlich verglichen und das Ergebnis in die Steuerung
eingegeben wird. Die berührungsfreie Messung erfaßt somit die
Ausgangs-Wanddicke des Werkstücks und vergleicht diese mit der
Wanddicke im Bereich der zu fertigenden Nut. Vor Beginn der
spanenden Arbeit ist die Differenz = 0. Sie vergrößert sich mit
dem Arbeitsfortschritt des spanabhebenden Werkzeugs zunehmend,
und sobald die Differenz zwischen der ursprünglichen vollen
Wanddicke und der in der Nut verminderten Wanddicke den ge
wünschten vorgegebenen Wert erreicht hat, wird der Arbeitsvor
gang automatisch unterbrochen, indem das in die zugehörige
Steuereinrichtung der Arbeitsmaschine eingegebene Meßergebnis
dort das notwendige Steuersignal auslöst. Es liegt auf der
Hand, daß eine solche Messung praktisch ohne jegliche Störung
des Arbeitsvorgangs und infolgedessen auch bei jedem einzelnen
Werkstück erfolgen kann. Dadurch wird die Qualität des Arbeits
ergebnisses wesentlich erhöht bzw. vermindern sich die Toleranz
grenzen.The invention is directed to a method for machining
Manufacture of internal profiles in a workpiece
with a reciprocating and with a delivery device
tool. A particularly striking example of
Such working methods can be found in the cutting profile
process on grooving machines. To the operation
to control properly, resulting in compliance with small tolerances
the groove depth is usually required by a
measure tactile method. However, this presupposes that
move the tool out of the workpiece beforehand and the measuring device
te must be introduced into this. Even if not everyone
this individual handling requires measurement
but a considerable amount of time and equipment.
Nevertheless, the degree of accuracy of such is purely mechanical
Measurement method limited. The endeavor is therefore aligned
on, opportunities to rationalize even such manufacturing
to look for procedures that have so far been time - and
have opposed cost-saving work practices such as this
The method of the type described above applies. The invention
takes on this problem and solves the task
characterized in that the actual value of the to control the operation
Wall thickness measured in the machining area without contact and
with the specified target value of the wall thickness of the workpiece
continuously compared and the result in the controller
is entered. The non-contact measurement thus detects the
Initial wall thickness of the workpiece and compares it with that
Wall thickness in the area of the groove to be manufactured. Before the start of the
cutting work, the difference = 0. It increases with
the progress of the cutting tool,
and once the difference between the original full
Wall thickness and the reduced wall thickness in the groove the ge
has reached the desired predetermined value, the work schedule
automatically interrupted by putting in the associated
Control device of the machine input measurement result
triggers the necessary control signal there. It is on the
Hand that such a measurement practically without any interference
of the work process and consequently also for each individual
Workpiece can be done. This will improve the quality of the work
result significantly increases or decreases the tolerance
limit.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, zur Messung der
Wanddicke Ultraschall zu verwenden. Das Ultraschallsignal wird
zum einen auf der Außenwand des rohrförmigen Werkstücks, zum
anderen auf dessen Innenwand reflektiert. Die Differenz beider
reflektierten Signale definiert die jeweils erreichte Profiltie
fe. Sobald der vorgegebene Wert erreicht ist, wird ein Steuerim
puls ausgelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielswei
se zur Steuerung der Zustellung des Werkzeugs nutzbar gemacht
werden. Es liegt darüber hinaus im Rahmen der Erfindung, das
erfindungsgemäße berührungsfreie Meßverfahren zusätzlich zur
Steuerung vorprogrammierter Handling-Geräte beispielsweise zur
Versorgung und Entsorgung der Arbeitsmaschine zu verwenden. Das
erfindungsgemäße Verfahren bietet sich schließlich dafür an,
den ganzen Arbeitsvorgang einschließlich Beschickung der Ar
beitsmaschine mit Werkstücken und Entnahme der fertig bearbeite
ten Werkstücke zu automatisieren und den Bearbeitungsprozeß von
der eigentlichen spanenden Arbeit her zu steuern.It has proven to be particularly advantageous for measuring the
Use wall thickness ultrasound. The ultrasound signal is
on the one hand on the outer wall of the tubular workpiece, on the
another reflected on its inner wall. The difference between the two
reflected signals define the profile depth achieved in each case
fe. As soon as the specified value is reached, a control
pulse triggered. The method according to the invention can, for example
made usable for controlling the infeed of the tool
will. It is also within the scope of the invention that
Non-contact measuring method according to the invention in addition to
Control of pre-programmed handling devices, for example
Use and disposal of the working machine. The
Finally, the method according to the invention lends itself to
the whole process, including loading the ar
machine with workpieces and removal of the finished workpiece
Automate th workpieces and the machining process of
to control the actual machining work.
Darüber hinaus sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens vor, und zwar in der Weise, daß an
der Außenwand des Werkstücks gegenüber dem Bearbeitungsbereich
ein Ultraschall-Prüfkopf angeordnet und im Zwischenraum zwi
schen Prüfkopf und Außenwand des Werkstücks sich ein Spülmedium
befindet. Zweckmäßig dient das beim Arbeitsvorgang ohnehin
vorhandene Schneidöl zugleich als Spülmedium.In addition, the invention also provides a device for
Carrying out the procedure before, in such a way that
the outer wall of the workpiece opposite the machining area
an ultrasonic probe is arranged and in the space between
between the test head and the outer wall of the workpiece
located. This is useful for the work process anyway
existing cutting oil as a flushing medium.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung erge
ben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Aus
führungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei
zeigen:Other features, details and advantages of the invention
ben from the following description of a preferred Aus
management form of the invention and with reference to the drawing. Here
demonstrate:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Bearbeitungsvorgangs
im Längsschnitt und Fig. 1 shows an embodiment of the machining process in longitudinal section and
Fig. 2 im Querschnitt etwa nach Linie II-II in Fig. 1
sowie
Fig. 3 einen das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise
wiedergebenden Regelkreis. Fig. 2 in cross section approximately along line II-II in Fig. 1 and Fig. 3 shows a control loop, for example, reproducing the inventive method.
In den Fig. 1 und 2 wird vereinfacht und auf die wesentlichen
Elemente beschränkt die Innenbearbeitung eines rohrförmigen
Werstücks 1 von der Ausgangs-Wanddicke 2 dargestellt. Dieses
Werkstück 1 ist zwischen zwei Halter 3 und 4 axial eingespannt.
In die Innenwand 5 des Werkstücks 1 ist eine Nut 6 einzuarbei
ten. Hierzu dient eine Messerstange 7, das axial in die Innen
bohrung 8 des Werkstücks 1 eingefahren wird und mit einem Zieh
messer 9 bestückt ist. Diese Messerstange 7 wird von einem
nicht dargestellten Schlitten auf- und ab- bzw. hin- und herbe
wegt, was an sich bekannt ist. Diese Messerstange stützt sich
mit seinem Rücken 10 auf einem Keil 11 ab, der sich wiederum an
einer Führungsstange 12 abstützt. Nach jedem Hub der Messerstan
ge 7 erfolgt eine axiale Verstellung des Vorschubkeils 11. Die
ser Vorgang bewirkt die jeweilige Zustellung des Ziehmessers 9
gegenüber dem Werkstück 1. Das Maß der Zustellung bestimmt sich
nach der jeweils gewünschten Spandicke. Vor der Aufwärtsbewe
gung der Messerstange 7 wird dieses automatisch abgehoben, was
jedoch, da wiederum an sich bekannt, im einzelnen ebensowenig
dargestellt ist wie die im allgemeinen hydraulische Betätigung
der Messerstange 7 und des Vorschubkeils 11.In Figs. 1 and 2 is simplified and the essential elements of the internal machining of a tubular limited Werstücks 1 from the initial wall thickness 2 shown. This workpiece 1 is clamped axially between two holders 3 and 4 . In the inner wall 5 of the workpiece 1 , a groove 6 is to be worked . For this purpose, a knife rod 7 is used , which is axially inserted into the inner bore 8 of the workpiece 1 and is equipped with a drawing knife 9 . This knife rod 7 is moved up and down or back and forth by a carriage, not shown, which is known per se. This knife rod is supported with its back 10 on a wedge 11 , which in turn is supported on a guide rod 12 . After each stroke of the knife rod 7 , an axial adjustment of the feed wedge 11 takes place . This process causes the respective delivery of the drawing knife 9 relative to the workpiece 1 . The size of the infeed is determined by the desired chip thickness. Before the upward movement of the knife rod 7 , this is automatically lifted, which, however, since again known per se, is just as little shown in detail as the generally hydraulic actuation of the knife rod 7 and the feed wedge 11th
Seitlich des Werkstücks 1 ist ein Prüfkopf 13 eines Ultra
schall-Meßgeräts angeordnet. Zwischen der Stirnwand 14 und der
Außenwand 15 des Werkstücks 1 befindet sich ein flüssiges Medium
17, im allgemeinen die Spülflüssigkeit für die Messerstange 7.
Das Signal dieses Prüfkopfs 13 wird einmal von der Außenwand 15
des Werkstücks 1, zum anderen von der Innenwand 5 reflektiert.
Beide Werte oder zumindest die Differenz beider Werte wird als
Regelgröße, die dem jeweiligen Ist-Wert X der Tiefe der Nut 6
entspricht, dem Regler 18 eingegeben. Dieser vergleicht den
Wert mit einem ihm vorgegebenen Soll-Wert Y der gewünschten
Nuttiefe. Mit Hilfe eines Rechners kann dann aus der Nuttiefe
und dem konstanten Profil des Werkzeugs 9 der Querschnitt der
Nut 6 ermittelt werden. Der Regler 18 vermittelt aus dem Ver
gleich von Ist-Wert X und vorgegebenen Soll-Wert Y der Nuttiefe
eine Stellgröße, die während des Arbeitsvorgangs die Nachstel
lung des Ziehmessers 9 um den Bearbeitungswert Z bewirkt und
auf die Regelstrecke 19 einwirkt.A test head 13 of an ultrasound measuring device is arranged on the side of the workpiece 1 . A liquid medium 17 , generally the rinsing liquid for the knife rod 7, is located between the end wall 14 and the outer wall 15 of the workpiece 1 . The signal of this test head 13 is reflected on the one hand by the outer wall 15 of the workpiece 1 and on the other hand by the inner wall 5 . Both values, or at least the difference between the two values, are input to the controller 18 as a controlled variable which corresponds to the respective actual value X of the depth of the groove 6 . This compares the value with a predetermined target value Y of the desired groove depth. With the help of a computer, the cross-section of the groove 6 can then be determined from the groove depth and the constant profile of the tool 9 . The controller 18 conveys from the Ver equal of the actual value X and predetermined target value Y of the groove depth a manipulated variable, which during operation the Nachstel of the cutting knife 9 lung caused by the processing value Z and acting on the controlled system nineteenth
Die Stellgröße kann außerdem ein Signal für die Freigabe der
Maschinenfunktion zur spanenden Bearbeitung des Werkstücks 1
enthalten oder auch ein Signal zur Sperrung der Maschinenfunkti
on oder zum Stop der Maschine sowie schließlich ein Signal zum
Auslösen von Handling-Geräten zum Entsorgen oder Versorgen der
Vorrichtung.The manipulated variable can also contain a signal for the release of the machine function for machining the workpiece 1 or also a signal for blocking the machine function or for stopping the machine and finally a signal for triggering handling devices for disposing or supplying the device.