DE4002632C2 - Verfahren zum Steuern einer Spitzenlos-Rundschleifmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Spitzenlos-Rundschleifmaschine, bei dem die Zustellbewegung in zwei oder mehr Zustellstufen mit unterschiedlicher Zustellgeschwindigkeit unterteilt ist und zwischen den Zustellstufen Pausen vorgesehen sind, in denen die Zustel­ lung ruht oder eine negative Zustellung erfolgt.

Bei der mechanischen Bearbeitung von Werkstücken besteht grundsätzlich das Bedürfnis in einer möglichst kurzen Bear­ beitungszeit ein optimales Bearbeitungsergebnis zu erzie­ len, das heißt die erforderliche Maßgenauigkeit und Ober­ flächenbeschaffenheit zu erreichen. Beim spitzenlosen Rund­ schleifen ergibt sich hierbei das Problem, daß durch die verhältnismäßig großen Schnittkräfte zwischen Schleif­ scheibe und Werkstück das Maschinengestell elastisch ver­ formt wird. Um die erforderliche Maßgenauigkeit zu errei­ chen, muß daher nach Beendigung der Zustellbewegung der Schleifscheibe der Schleifvorgang noch so lange fortgesetzt werden, bis sich die Maschine entspannt hat und die Schnittkräfte weitgehend abgebaut sind. Dieser auch unter dem Begriff "Ausfeuern" bekannte Vorgang verlängert die Bearbeitungszeit erheblich, da sich mit abnehmender Schnittkraft der Materialabtrag verringert. Außerdem schließt sich das Ausfeuern im allgemeinen an einen Schlicht- oder Feinschlichtvorgang an, bei dem die Schneid­ leistung der Schleifscheibe geringer ist.

Um das Ausfeuern zu verkürzen, wurde beim Schleifen zwi­ schen Spitzen bereits vorgeschlagen, die Zustellung der Schleifscheibe über das Nullmaß hinauszufahren und dann wieder zurückzunehmen, so daß die Schnittkraft zu Beginn der Ausfeuerungsphase bereits niedriger und die Ausfeue­ rungsdauer entsprechend verkürzt ist. Diese Vorgehensweise ist jedoch beim spitzenlosen Rundschleifen wegen der Kürze der Schleifvorgänge schwer zu beherrschen, da es, bei­ spielsweise durch Änderung der Schneidwirkung der Schleif­ scheibe schnell zur Sollmaßunterschreitung am Werkstück kommen kann.

Aus der DE 27 56 642 A1 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem zwischen einer ersten Bear­ beitungsphase mit höherer Zustellgeschwindigkeit und einer zweiten Bearbeitungsphase mit geringerer Zustellgeschwin­ digkeit die Schleifscheibe zurückgefahren wird, wenn ein definierter Werkstück-Durchmesser erreicht ist. Die Zurück­ fahrbewegung der Schleifscheibe wird angehalten, wenn die Vorspannung des Systems Schleifscheibe-Maschine-Werkstück auf ein Minimum abgebaut ist, was durch einen Sensor fest­ gestellt wird, der den Wert der Eingriffsgröße der Schleif­ scheibe am Werkstück mißt. Durch diese Steuerung soll ein Zeitverlust durch zu weites Zurückfahren der Schleifscheibe bei dem Entspannen des Systems kurz vor Erreichen des Werk­ stückendmaßes vermieden werden.

Es ist weiterhin aus der DE-OS 21 63 780 ein Verfahren zum Steuern einer Rundschleifmaschine bekannt, das die elasti­ sche Verformung der Schleifmaschine, des zu schleifenden Gegenstands und des Schleifrads berücksichtigt. Bei diesem Verfahren wird über die Leistungsaufnahme des Antriebsmo­ tors der Schleifscheibe die jeweils aufzuwendende Schneid­ energie gemessen und daraus auf das Ausmaß der elastischen Verformung des Systems geschlossen. Je nach Größe der gemessenen Schneidenergie wird mit Hilfe einer motorischen Einrichtung die Zustellbewegung des Schleifrades erhöht oder reduziert um auf diese Weise Werkstückfehler aus­ zugleichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Steuern einer Spitzenlos-Rundschleifmaschine anzugeben, durch das ein maßgenaues Schleifen eines Werkstücks in kurzer Zeit ermöglicht wird. Weiterhin soll das erfindungsgemäße Ver­ fahren eine Anpassung des Schleifvorgangs an unterschiedli­ che Werkstücke ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, daß die Zustellbewegung in der ersten und/oder weiteren Stufe(n) mit Ausnahme der letzten Stufe um das Maß der elastischen Verformung der Rundschleifma­ schine und/oder des Werkstücks vergrößert ist und daß zumindest während eines Teils der Zustellung ein Abricht­ vorgang ausgeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine optimale Anpassung des Schleifvorgangs an die jeweils bestehende Bearbeitungssituation. Weiterhin wird bereits in den anfänglichen Bearbeitungsstufen durch eine erhöhte Zustel­ lung der Schleifscheibe die durch die Schnittkraft hervor­ gerufene elastische Verformung kompensiert, so daß die größere und leistungsstärkere Bearbeitung so weit wie mög­ lich ausgenutzt werden kann. In der oder den letzten Bear­ beitungsstufen ist dann nur der zum Schlichten oder Fein­ schlichten erforderliche Materialabtrag vorzunehmen. Eine Verlagerung von Teilen der Grobbearbeitungsphasen in den Bereich der Feinbearbeitung unterbleibt. Eine Steuerung des Schleifvorgangs kann hierbei derart erfolgen, daß in einer ersten Stufe mit großer Schneidleistung unter Inkaufnahme einer elastischen Verformung der Rundschleifmaschine und/oder des Werkstücks ein wesentlicher Teil der notwendi­ gen Zerspanungsleistung durchgeführt wird, wobei am Ende dieser ersten Bearbeitungsstufe eine Pause vorgesehen ist, in der eine Entspannung der Maschine und/oder des Werk­ stücks, z. B. ein Zwischenausfeuern erfolgen kann, wobei anschließend in einer zweiten oder auch in weiteren Stufen mit geringerer Zustellgeschwindigkeit und entsprechend niedriger Zerspanungsleistung das Werkstück auf Sollmaß geschliffen wird. Infolge der verbleibenden geringeren Zer­ spanungsleistung treten vor allem in der letzten Zustell­ stufe nur geringe elastische Verformungen auf, so daß die angestrebte Oberflächengüte schneller erreicht und auch die Ausfeuerungsphase am Ende der Zustellbewegung kürzer wird. Insgesamt ergibt sich durch die erfindungsgemäße Steuerung einer spitzenlosen Rundschleifmaschine, wie die Praxis gezeigt hat, eine deutliche Reduzierung der Dauer der ein­ zelnen Schleifvorgänge, ohne daß die Gefahr einer Unter­ schreitung des Sollmaßes besteht. Durch das Abrichten wäh­ rend einer Zustellstufe werden gesonderte Abrichtzeiten vermieden.

Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen kann das Verfahren erfindungsgemäß so ausgestaltet sein, daß die Zustellge­ schwindigkeit einzelner aufeinander folgender Zustellstu­ fen, insbesondere von der ersten bis zur letzten Stufe abnimmt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine gün­ stige Anpassung der Schnittkräfte an den Verlauf des Bear­ beitungsvorgangs erreicht, so daß nahezu optimale Bearbei­ tungszeiten erzielt werden können. Für einzelne Anwendungs­ fälle kann erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, daß die Zustellgeschwindigkeit einzelner einander folgender, insbesondere in der Anfangsphase eines Schleifzyklus lie­ gender Zustellstufen zunimmt. Eine solche Verfahrensweise ist beispielsweise zweckmäßig, um bei einem gegossenen Werkstück zunächst mit geringerer Zustellgeschwindigkeit die harte Gußhaut abzutragen und daran anschließend in einer nächsten Stufe mit höherer Zustellgeschwindigkeit einen Schruppvorgang zu beginnen, an den sich dann wiederum Stufen mit geringerer Zustellgeschwindigkeit zur Feinbear­ beitung anschließen können. Auch größere Unrundheiten von Rohteilen können anfängliche Zustellstufen mit geringerer Zustellgeschwindigkeit erforderlich machen.

In den Pausen können erfindungsgemäß auch andere Betriebsparameter, wie die Drehzahl von Schleif- oder Regelscheibe geändert werden. Auch das Abrichten der Schleifscheibe kann erfindungsgemäß in den Pausen zwischen den Zustellstufen erfolgen. Dies ist vor allem zweckmäßig, wenn der Schleifvorgang durch das Abrichten nicht beein­ trächtigt werden soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Weg-Zeit-Diagramms näher erläu­ tert. Die horizontale Achse des Diagramms gibt die Zeit t, die vertikale Achse den Zustellweg s der Schleifscheibe wieder. Der auftretende Verformungsweg ist im Diagramm nicht berücksichtigt. Der Linienzug im Diagramm veran­ schaulicht die einzelnen Stufen der Zustellbewegung. Der Schleifvorgang beginnt im Punkt 1 mit einer schnellen Zustellbewegung, was einem Schruppen entspricht. Die schnelle Zustellbewegung endet im Punkt 2. An dieser Stelle befindet sich die Schnittstelle der Schleifscheibe bereits fast in Endmaßposition. Bedingt durch die elastische Ver­ formung der Rundschleifmaschine ist der Materialabtrag am Werkstück jedoch geringer. Nach Erreichen des Punktes 2 wird die Schleifscheibe bis zum Punkt 3 zurückgesetzt, wobei sie gleichzeitig abgerichtet werden kann. Das Zurück­ setzen der Schleifscheibe 3 reduziert die Schnittkraft und führt zu einer Bearbeitungspause, die ein Zwischenausfeu­ ern des Werkstücks ermöglicht. Im Punkt 3 beginnt dann mit verminderter Zustellgeschwindigkeit und entsprechend gerin­ gerer Schnittkraft ein erster Schlichtvorgang, der im Punkt 4 beendet ist. Zum Feinschlichten wird im Punkt 4 die Zu­ stellgeschwindigkeit der Schleifscheibe nochmals herabge­ setzt, wobei die Zustellung bei Erreichen des Endmaßes in Punkt 5 beendet wird. Der Schleifvorgang wird vom Punkt 5 bis zum Punkt 6 zum Ausfeuern des Werkstücks fortgesetzt, anschließend wird die Schleifscheibe in die Ausgangsstel­ lung zurückbewegt.

Je nach Form des zu bearbeitenden Werkstücks kann die Zustellbewegung der Schleifscheibe bei dem beschriebenen Verfahren entweder ausschließlich radial oder axial oder gleichzeitig radial und axial erfolgen. Ebenso kann die Zustellbewegung ganz oder teilweise von der Regelscheibe ausgeführt werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Steuern einer Spitzenlos-Rundschleifma­ schine, bei dem die Zustellbewegung in zwei oder mehr Zustellstufen mit unterschiedlicher Zustellgeschwindig­ keit unterteilt ist und zwischen den Zustellstufen Pau­ sen vorgesehen sind, in denen die Zustellung ruht oder eine negative Zustellung erfolgt, dadurch gekennzei­ chnet, daß die Zustellbewegung in der ersten und/oder weiteren Stufe(n), mit Ausnahme der letzten Stufe, um das Maß der elastischen Verformung der Rundschleifma­ schine und/oder des Werkstücks vergrößert ist, und daß zumindest während eines Teils der Zustellung ein Abrichtvorgang ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustellgeschwindigkeit einzelner einander folgender Zustellstufen, insbesondere von der ersten bis zur letzten Stufe, abnimmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustellgeschwindigkeit einzelner einander folgender Zustellstufen, insbesondere in der Anfangsphase eines Schleifzyklus, zunimmt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Pausen andere Betriebsparameter, wie z. B. die Drehzahl von Schleif- oder Regelscheibe geändert und/oder die Abrichtvorgänge ausgeführt werden.