EP0346588A2 - Projektionsoptische Formenschleifmaschine und Verfahren zu ihrer Steuerung - Google Patents
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- EP0346588A2 EP0346588A2 EP89106772A EP89106772A EP0346588A2 EP 0346588 A2 EP0346588 A2 EP 0346588A2 EP 89106772 A EP89106772 A EP 89106772A EP 89106772 A EP89106772 A EP 89106772A EP 0346588 A2 EP0346588 A2 EP 0346588A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
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- B24B17/00—Special adaptations of machines or devices for grinding controlled by patterns, drawings, magnetic tapes or the like; Accessories therefor
- B24B17/02—Special adaptations of machines or devices for grinding controlled by patterns, drawings, magnetic tapes or the like; Accessories therefor involving mechanical transmission means only
Definitions
- the invention relates to a projection-optical form grinding machine with a grinding spindle mounted in a grinding headstock and a workpiece slide that can be moved relative to it in two movement axes by means of an electronic control device, with the electronic digital path measuring devices assigned to the two movement axes, and an electronic storage device that are connected to the control device.
- the workpiece is brought to a measuring machine, for example, and scanned there with a switching probe, with the path information supplied by a path measuring device being stored in a memory device of the measuring machine when the measuring switch is switched .
- a measuring switch switching in at least one of the movement axes, which is fixedly arranged with respect to the grinding headstock, is electronically connected to the control device in such a way that, when the measuring switch is switched, that of at least one of the displacement measuring devices at that moment supplied route information is stored in the storage device.
- the probe is firmly attached and can therefore be carried out with a very high response and repeatability.
- a quick change of machining processes and measuring processes is possible because neither the tool nor the probe has to be exchanged.
- the electronic digital path measuring devices of the form grinding machine itself are also used for the measuring process, the measuring accuracy is at least as high as the machining accuracy, and there are no errors due to deviations between separate path measuring devices of the processing machine and a measuring device.
- measurement data can be recorded and stored alternately to the grinding process, which can be evaluated geometrically and technologically for further processing.
- the geometrical influence affects the position of the workpiece coordinate system, the workpiece zero point and the radius of the tool for the equidistant calculation of the path correction.
- the technological influence concerns the strategy of finishing in one or more passes as well as the influencing of the path feed along the profile to be machined.
- the invention makes it possible to determine the distance of the grinding wheel peripheral radius from the mechanical swivel axis by executing a test program with subsequent remeasurement at significant profile points.
- the shape grinding machine according to the invention is preferably designed in such a way that the measuring probe switches in both movement axes and that the path information supplied by both path measuring devices is stored in the memory device.
- the invention also relates to an advantageous method for controlling a form grinding machine, path information supplied by the path measuring devices being stored in the storage device.
- the method is characterized in that when the probe is switched, the path information supplied by at least one of the path measuring devices at that moment is stored in the memory device.
- the parts of a projection-optical shape grinding machine which are only partially and greatly simplified in FIG. 1, comprise a grinding headstock 1, in which a grinding spindle 2 is mounted, which carries a grinding wheel 3.
- a workpiece 4 to be machined is received on a workpiece carriage 5 which can be driven in the X axis by means of a first carriage drive 6 and in the Y axis by means of a second carriage drive 7.
- Electronic digital displacement measuring devices 8 and 9 are assigned to the axes of movement X, Y of the workpiece carriage 5 and provide travel information to an electronic control device 10, from which the carriage drives 6, 7 are controlled after a (not shown) setpoint input.
- a probe 11 is attached to the grinding headstock 1 and can be brought into key engagement with the workpiece 4 in alternation with a machining intervention of the grinding wheel 3.
- the probe 11 is constructed so that it switches at least in the X axis, but preferably in the two XY axes when touching the workpiece surface to be probed.
- the probe 11 delivers a command to the control device 10.
- This command causes the travel information supplied by the travel measuring devices 8, 9 at this moment to be delivered to an electronic storage device 12 and stored there.
- This stored route information can be called up by the control device 10 from the storage device 12 and processed further.
- control device 10 and the storage device 12 are, for example, parts of a computer-aided numerical path control (CNC control) of the form grinding machine.
- CNC control computer-aided numerical path control
- the touch and save process can be carried out, for example, after the grinding process has been completed to check the ground shapes.
- the path information stored in the memory device 12 can be compared with specified target values, taking into account the fixedly specified displacement path between the grinding wheel intervention and the probe intervention.
- the results of these comparison processes provide information on the workpiece geometry on the one hand, for example on compliance with specified manufacturing tolerances, and on the other hand about the machining process. This makes it possible to determine whether an additional machining process is required or whether a path correction or a grinding wheel removal is required for the subsequent machining of the same workpiece.
- the touch and save process can also be used to determine reference dimensions on pre-machined workpiece blanks before grinding is carried out.
- Fig. 3 it is shown that the probe 11 successively probes an outer contour 4a and a pre-machined contour 4b on the workpiece 4, for example a die half.
- the path information about the distance between the two probed surfaces 4a, 4b is stored in the memory device 12 and provides a dimensional connection between the surface 4a predetermined on the workpiece 4, which lies outside the part of the workpiece 4 visible on the screen 13 of the projection-optical form grinding machine, and the surface 4b ago, which lies in the section visible on the screen 13.
- the machined profile surfaces which are visible on the screen 13 can be aligned with high accuracy to an outer surface 4a of the workpiece 4, although this outer surface 4a is not visible on the screen 13.
- the method according to the invention can also be used to regularly check a spindle pitch error correction.
- a plurality of tactile areas on the workpiece carriage, predetermined by length standards, are scanned in succession and the respectively stored path information is used to check the spindle pitch error correction of a drive of the workpiece carriage.
- the method for determining the positional values of a cone to be ground can be used, for example the cone angle and the position of the cone tip for form grinding machines with swiveling and stroke.
- the keying and saving process can be carried out as part of a test program in which a profile is processed and then scanned at several predetermined profile points.
- the stored path information is used to determine the distance of the grinding wheel peripheral radius from a mechanical pivot axis of the grinding headstock 1 or the workpiece carriage 5.
Landscapes
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine projektionsoptische Formenschleifmaschine mit einer in einem Schleifspindelstock gelagerten Schleifspindel und einem relativ dazu in zwei Bewegungsachsen mittels einer elektronischen Steuereinrichtung verfahrbaren Werkstückschlitten, mit den beiden Bewegungsachsen zugeordneten elektronischen digitalen Wegmeßeinrichtungen und einer elektronischen Speichereinrichtung, die mit der Steuereinrichtung verbunden sind.
- Im Zusammenhang mit der Bearbeitung von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen besteht die Notwendigkeit, das Werkstück zu vermessen. Besondere Bedeutung kommt dabei der Feststellung der Istmaße des Werkstücks nach der Bearbeitung zu. Einerseits wird hierbei festgestellt, ob die Istmaße des Werkstücks in den vorgegebenen Toleranzbereichen liegen bzw. ob eine Nachbearbeitung erforderlich ist; andererseits können bei der Bearbeitung einer Serie von Werkstücken aus den nach der Bearbeitung ermittelten Istmaßen Rückschlüsse auf den Bearbeitungsvorgang gezogen werden, beispielsweise auf die Notwendigkeit, ein Werkzeug nach fortgeschrittenem Verschleiß auszuwechseln oder eine Schleifscheibe abzurichten. Dieses nachträgliche Vermessen des Werkstücks erfolgt in den meisten Fällen außerhalb der Werkzeugmaschine. Wenn eine sehr genaue Vermessung in mehreren Achsen erforderlich ist, wird das Werkstück hierzu beispielsweise auf eine Meßmaschine gebracht und dort mit einem schaltenden Meßtaster abgetastet, wobei bei einem Schaltvorgang des Meßtasters die in diesem Augenblick von einer Wegmeßeinrichtung gelieferte Weginformation in einer Speichereinrichtung der Meßmaschine gespeichert wird.
- Es ist auch bekannt, Meßvorrichtungen an der Werkzeugmaschine selbst anzubringen, die eine Vermessung des Werkstücks unmittelbar nach dem Bearbeitungsvorgang noch in der Werkstückaufnahme der Werkzeugmaschine oder sogar während des Bearbeitungsvorgangs ermöglichen. Diese Meßvorrichtungen weisen gesonderte Wegmeßeinrichtungen auf.
- Schließlich ist es auch bekannt, bei Werkzeugmaschinen, beispielsweise in Bearbeitungszentren, im Austausch zu dem Werkzeug einen elektronischen Meßtaster in die Werkzeugaufnahme, beispielsweise einen Spindelkopf, aufzunehmen, um damit Messungen durchzuführen, wobei die Wegmeßeinrichtungen der Werkzeugmaschine verwendet werden. Auf diese Weise werden beispielsweise die Werkstückposition, ein Zerspanungsaufmaß oder ein Werkzeugeinstellwert ermittelt. Hierbei ist es jedoch erforderlich, das Werkzeug aus seiner Aufnahme herauszunehmen und durch den Meßtaster zu ersetzen. Dadurch sind Ungenauigkeiten bedingt. Ein automatischer Wechsel von Bearbeitung und Meßvorgang ist nur möglich, wenn eine automatische Werkzeugwechseleinrichtung vorhanden ist, in der der Meßtaster anstelle eines Werkzeugs bereitgehalten wird.
- Diese Maßnahme ist daher bei projektionsoptischen Formenschleifmaschinen nicht möglich, bei denen wegen der üblicherweise geforderten sehr hohen Bearbeitungsgenauigkeit ein Schleifscheibenwechsel nicht zugelassen werden kann. Außerdem wäre der Arbeitsaufwand hierfür sehr hoch.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine projektionsoptische Formenschleifmaschine der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß mit geringem Bauaufwand in raschem Wechsel mit Bearbeitungsvorgängen Meßvorgänge durchgeführt werden können, deren Meßgenauigkeit ebenso hoch ist wie die ohnehin schon sehr hohe Bearbeitungsgenauigkeit dieser Formenschleifmaschinen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in mindestens einer der Bewegungsachsen schaltender Meßtaster, der in Bezug auf den Schleifspindelstock fest angeordnet ist, elektronisch mit der Steuereinrichtung derart verbunden ist, daß bei einem Schaltvorgang des Meßtasters die in diesem Augenblick von mindestens einem der Wegmeßeinrichtungen gelieferte Weginformation in der Speichereinrichtung gespeichert wird.
- Der Meßtaster ist hierbei fest angebracht und kann daher mit sehr hoher Ansprechgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit ausgeführt werden. Ein rascher Wechsel von Bearbeitungsvorgängen und Meßvorgängen ist möglich, weil weder das Werkzeug noch der Meßtaster ausgewechselt werden muß. Da die elektronischen digitalen Wegmeßeinrichtungen der Formenschleifmaschine selbst auch für den Meßvorgang verwendet werden, ist die Meßgenauigkeit mindestens ebenso hoch wie die Bearbeitungsgenauigkeit, und es treten keine Fehler durch Abweichungen zwischen getrennten Wegmeßeinrichtungen der Bearbeitungsmaschine und eines Meßgerätes auf.
- Mittels des Meßtasters können abwechselnd zum Schleifvorgang Meßdaten aufgenonmen und gespeichert werden, die für die weitere Bearbeitung in geometrischer und technologischer Hinsicht ausgewertet werden können. Die geometrische Beeinflussung betrifft die Lage des Werkstück-Koordinatensystems, den Werkstücknullpunkt und den Radius des Werkzeugs für die Äquidistantenberechnung der Bahnkorrektur. Die technologische Beeinflussung betrifft die Strategie der Fertigbearbeitung in einem oder mehreren Durchgängen sowie die Beeinflussung des Bahnvorschubs entlang des zu bearbeitenden Profils.
- Zusätzlich zu diesem interaktiven Meß- und Bearbeitungsfunktionen während der Bearbeitung ist es durch die Erfindung möglich, durch Abarbeiten eines Testprogramms mit anschließendem Nachmessen an signifikanten Profilstellen den Abstand des Schleifscheibenperipherieradius von der mechanischen Schwenkachse zu ermitteln.
- Vorzugsweise ist die Formenschleifmaschine gemäß der Erfindung so ausgeführt, daß der Meßtaster in beiden Bewegungsachsen schaltet und daß die von beiden Wegmeßeinrichtungen gelieferten Weginformationen in der Speichereinrichtung gespeichert werden.
- Die Erfindung betrifft auch ein vorteilhaftes Verfahren zur Steuerung einer Formenschleifmaschine, wobei von den Wegmeßeinrichtungen gelieferte Weginformationen in der Speichereinrichtung gespeichert werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Schaltvorgang des Meßtasters die in diesem Augenblick von mindestens einer der Wegmeßeinrichtungen gelieferte Weginformation in der Speichereinrichtung gespeichert wird.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer abhängiger Ansprüche.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- Fig. 1 in stark schematisierter Darstellungsweise Teile einer projektionsoptischen Formenschleifmaschine und ein vereinfachtes Blockschaltbild der Steuerung,
- Fig. 2 einen vergrößerten schematischen Schnitt längs der Linie II-II in Fig 1 und
- Fig. 3 den Abtastvorgang einer zu bearbeitenden Matrizenhälfte.
- Die in Fig. 1 nur teilweise und stark vereinfacht angedeuteten Teile einer projektionsoptischen Formenschleifmaschine umfassen einen Schleifspindelstock 1, in dem eine Schleifspindel 2 gelagert ist, die eine Schleifscheibe 3 trägt. Ein zu bearbeitendes Werkstück 4 ist auf einem Werkstückschlitten 5 aufgenommen, der mittels eines ersten Schlittenantriebs 6 in der X-Achse und eines zweiten Schlittenantriebs 7 in der Y-Achse antreibbar ist. Elektronische digitale Wegmeßeinrichtungen 8 und 9 sind den Bewegungsachsen X, Y des Werkstückschlittens 5 zugeordnet und liefern eine Weginformation an eine elektronische Steuereinrichtung 10, von der die Schlittenantriebe 6, 7 nach einer (nicht dargestellten) Sollwerteingabe gesteuert werden.
- Ein Meßtaster 11 ist am Schleifspindelstock 1 befestigt und kann im Wechsel zu einem Bearbeitungseingriff der Schleifscheibe 3 in Tasteingriff mit dem Werkstück 4 gebracht werden. Der Meßtaster 11 ist so aufgebaut, daß er mindestens in der X-Achse, vorzugsweise aber in den beiden X-Y-Achsen bei einer Berührung mit der anzutastenden Werkstückfläche schaltet.
- Bei jedem Schaltvorgang liefert der Meßtaster 11 einen Befehl an die Steuereinrichtung 10. Dieser Befehl bewirkt, daß die in diesem Augenblick von den Wegmeßeinrichtungen 8, 9 gelieferten Weginformationen an eine elektronische Speichereinrichtung 12 geliefert und dort gespeichert werden. Aus der Speichereinrichtung 12 können diese gespeicherten Weginformationen durch die Steuereinrichtung 10 abgerufen und weiter verarbeitet werden.
- Fig. 2 zeigt die Anordnung des Meßtasters 11 am Schleifspindelstock 1 nahe an der Schleifscheibe 3.
- Die Steuereinrichtung 10 und die Speichereinrichtung 12 sind beispielsweise Teile einer rechnergestützten numerischen Bahnsteuerung (CNC-Steuerung) der Formenschleifmaschine.
- Der Tast- und Speichervorgang kann beispielsweise nach Beendigung der Schleifbearbeitung zur Überprüfung der geschliffenen Formen erfolgen. Hierzu können die in der Speichereinrichtung 12 gespeicherten Weginformationen unter Berücksichtigung des fest vorgegebenen Verschiebeweges zwischen dem Schleifscheibeneingriff und dem Meßtastereingriff mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden. Die Ergebnisse dieser Vergleichsvorgänge liefern einerseits Informationen über die Werkstückgeometrie, beispielsweise über die Einhaltung vorgegebener Fertigungstoleranzen, und andererseits über den Bearbeitungsvorgang. So kann festgestellt werden, ob ein zusätzlicher Bearbeitungsvorgang erforderlich ist oder ob für die nachfolgende Bearbeitung eines gleichen Werkstücks eine Bahnkorrektur oder ein Abziehen der Schleifscheibe erforderlich ist.
- Der Tast- und Speichervorgang kann auch dazu herangezogen werden, Bezugsmaße an vorbearbeiteten Werkstückrohlingen zu ermitteln, bevor die Schleifbearbeitung erfolgt.
- In Fig. 3 ist gezeigt, daß der Meßtaster 11 nacheinander eine Außenkontur 4a und eine vorbearbeitete Kontur 4b am Werkstück 4, beispielsweise einer Matrizenhälfte, antastet. Die Weginformation über den Abstand der beiden angetasteten Flächen 4a, 4b wird in der Speichereinrichtung 12 gespeichert und stellt eine Maßverbindung zwischen der am Werkstück 4 vorgegebenen Fläche 4a, die außerhalb des am Bildschirm 13 der projektionsoptischen Formenschleifmaschine sichtbaren Teils des Werkstücks 4 liegt, und der Fläche 4b her, die in dem auf dem Bildschirm 13 sichtbaren Ausschnitt liegt. Auf diese Weise können die bearbeiteten Profilflächen, die auf dem Bildschirm 13 sichtbar sind, mit hoher Genauigkeit zu einer Außenfläche 4a des Werkstücks 4 ausgerichtet werden, obwohl diese Außenfläche 4a auf dem Bildschirm 13 nicht sichtbar ist.
- Es ist auch möglich, eine Werkstückspannvorrichtung und/oder einen Werkstückrohling vor der Bearbeitung auszurichten, indem die Werkstückspannvorrichtung oder der Werkstückrohling vor der Bearbeitung abgetastet und die erhaltenen Istwerte mit vorgegebenen Sollwerten verglichen werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dazu verwendet werden, eine Spindelsteigungs-Fehlerkorrektur regelmäßig zu überprüfen. Hierzu werden mehrere durch Längennormale vorgegebene Tastflächen am Werkstückschlitten nacheinander abgetastet und die jeweils gespeicherten Weginformationen zur Überprüfung der Spindelsteigungs-Fehlerkorrektur eines Antriebs des Werkstückschlittens verwendet.
- Weiter kann das das Verfahren zur Ermittlung der Lagekennwerte eines zu schleifenden Kegels verwendet werden, beispielsweise des Kegelwinkels und der Lage der Kegelspitze für Formenschleifmaschinen mit Schwenkung und Hub.
- Schließlich kann der Tast- und Speichervorgang im Rahmen eines Testprogramms durchgeführt werden, bei dem ein Profil bearbeitet und anschließend an mehreren vorgegebenen Profilstellen abgetastet wird. Die gespeicherten Weginformationen dienen zur Ermittlung des Abstands des Schleifscheiben-Peripherieradius von einer mechanischen Schwenkachse des Schleifspindelstocks 1 bzw. des Werkstückschlittens 5.
Claims (12)
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