IT202000022861A1 - METHOD FOR MINIMIZING WIPES ON A WORKPIECE BY A GRINDING PROCESS - Google Patents
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Description
Titolo: ?Metodo per la minimizzazione delle ondulazioni su un pezzo da lavorare mediante un processo di rettifica?. Title: ?Method for minimizing waviness on a workpiece by a grinding process?.
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Campo Tecnico Technical field
La presente invenzione ? relativa ad un metodo per la minimizzazione delle ondulazioni su un pezzo da lavorare mediante un processo di rettifica, in particolare un processo di rettifica senza centri a tuffo, in accordo con il preambolo della rivendicazione 1. The present invention ? relating to a method for minimizing waviness on a workpiece by a grinding process, in particular a plunge centerless grinding process, according to the preamble of claim 1.
La presente invenzione riguarda inoltre un programma informatico, caricabile nella memoria di un calcolatore, atto a far eseguire a una macchina rettificatrice il metodo oggetto della presente invenzione. The present invention also relates to a computer program, which can be loaded into the memory of a computer, suitable for causing a grinding machine to perform the method object of the present invention.
Infine, ? anche oggetto della presente invenzione una macchina rettificatrice comprendente un calcolatore avente una memoria nella quale ? caricato il software atto a far eseguire il metodo secondo la presente invenzione. In the end, ? also object of the present invention is a grinding machine comprising a computer having a memory in which ? loaded the software suitable for executing the method according to the present invention.
Stato della Tecnica State of the art
Il processo di rettifica senza centri a tuffo, e le macchine utensili che ne permettono l'attuazione sono ben noti nello stato dell'arte. The centerless plunge grinding process and the machine tools which allow it to be implemented are well known in the state of the art.
In tale processo di rettifica un pezzo da lavorare ? disposto tra due mole e supportato da una lama. Questa particolare configurazione, in cui il pezzo da lavorare ? sostenuto su tre punti rende il processo soggetto a errori di rotondit?, in quanto, il pezzo durante la lavorazione ? libero di oscillare generando cos? una pluralit? di lobi sulla sua superficie. Tale errore di rotondit? ? noto come ?effetto lobing?. In this process of grinding a work piece ? placed between two grindstones and supported by a blade. This particular configuration, in which the piece to work? supported on three points makes the process subject to errors of roundness?, as, the piece during machining? free to swing generating cos? a plurality? of lobes on its surface. This roundness error? ? known as the ?lobing effect?.
Nello stato dell'arte sono note macchine rettificatrici senza centri atte a minimizzare la formazione dei lobi sul profilo del pezzo. In the state of the art, centerless grinding machines are known which are suitable for minimizing the formation of lobes on the profile of the piece.
Per esempio, il documento US 20040209558 A1 descrive un metodo di rettifica senza centri in cui, la lama di supporto durante la lavorazione ? configurata per variare la posizione del pezzo da lavorare, per evitare l'insorgenza di lobi sul profilo del pezzo in lavorazione. For example, US 20040209558 A1 discloses a centerless grinding method in which the backing blade during machining is configured to vary the position of the workpiece, to avoid the onset of lobes on the profile of the workpiece.
L'aggiustamento della posizione del pezzo ? determinato passo a passo durante la lavorazione sulla base di alcuni parametri di processo acquisiti con continuit? durante la lavorazione. Tali parametri possono essere per esempio il diametro del pezzo o la rotondit? del suo profilo. The adjustment of the position of the piece? determined step by step during processing on the basis of some process parameters acquired with continuity? during processing. These parameters can be for example the diameter of the piece or the roundness? of his profile.
Problema dello stato della tecnica State of the art problem
Svantaggiosamente, i metodi noti per minimizzare l?ampiezza dei lobi sul profilo del pezzo richiedono l?installazione di strumenti di misura specifici, che complicano l?architettura della macchina rettificatrice aumentandone il costo. Disadvantageously, the known methods for minimizing the amplitude of the lobes on the profile of the piece require the installation of specific measuring instruments, which complicate the architecture of the grinding machine and increase its cost.
In questo contesto, ? scopo della presente invenzione mettere a disposizione un metodo per la minimizzazione delle ondulazioni su un pezzo da lavorare facilmente attuabile con macchine rettificatrici attualmente in commercio. In this context, ? The object of the present invention is to provide a method for minimizing undulations on a workpiece which can be easily implemented with currently commercially available grinding machines.
RIASSUNTO DELL?INVENZIONE SUMMARY OF THE INVENTION
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo per la minimizzazione delle ondulazioni su un pezzo da lavorare, in accordo con la rivendicazione 1. The technical task specified and the aims specified are substantially achieved by a method for minimizing undulations on a workpiece, in accordance with claim 1.
Il metodo oggetto della presente invenzione richiede prima di tutto di fornire una rettificatrice, comprendente una prima mola o mola operatrice, e una seconda mola o mola conduttrice, rispettivamente configurate per ruotare attorno a un primo e a un secondo asse di rotazione, e una lama di sostegno disposta tra la prima e la seconda mola, atta a sostenere il pezzo da lavorare durante il processo di rettifica. Preferibilmente, tale rettificatrice ? del tipo senza centri a tuffo. The method object of the present invention requires first of all to provide a grinding machine, comprising a first grinding wheel or operating wheel, and a second grinding wheel or driving wheel, respectively configured to rotate about a first and a second axis of rotation, and a support arranged between the first and second grinding wheel, able to support the workpiece during the grinding process. Preferably, this grinding machine ? of the plunge centerless type.
Il metodo comprende almeno una prima e una seconda fase di lavorazione in cui il pezzo da lavorare compie rispettivamente un primo e un secondo numero di rotazioni. In dettaglio, durante la prima e la seconda fase di lavorazione la lama di sostegno ? rispettivamente configurata per disporre il pezzo da lavorare a una prima e a una seconda altezza di lavorazione rispetto a un piano contenente il primo asse di rotazione (A-A) e il punto medio del secondo asse di rotazione (B-B). In altre parole, la lama di sostegno ? configurata per variare l?altezza di lavorazione del pezzo da lavorare nelle diverse fasi del processo di rettifica. The method comprises at least a first and a second processing step in which the piece to be machined respectively performs a first and a second number of rotations. In detail, during the first and second processing stage, does the support blade ? respectively configured to arrange the piece to be machined at a first and second machining height with respect to a plane containing the first axis of rotation (A-A) and the midpoint of the second axis of rotation (B-B). In other words, the support blade ? configured to vary the machining height of the piece to be machined in the different phases of the grinding process.
Il metodo ? caratterizzato dal fatto che la prima e la seconda altezza di lavorazione sono determinate precedentemente alla prima fase di lavorazione, mediante un algoritmo di ottimizzazione in grado di determinare le altezze di lavorazione ottimali per minimizzare The method ? characterized in that the first and second processing heights are determined prior to the first processing stage, by means of an optimization algorithm capable of determining the optimal processing heights to minimize
sia le ondulazioni gi? presenti sul pezzo da lavorare, che quelle prodotte dal processo di rettifica. both the undulations already? present on the workpiece, than those produced by the grinding process.
Vantaggiosamente dunque, il metodo secondo la presente invenzione ? in grado di minimizzare le ondulazioni sul pezzo senza apportare modifiche alle macchine rettificatrici note nello stato dell?arte. Advantageously therefore, the method according to the present invention ? able to minimize the undulations on the piece without making modifications to the grinding machines known in the state of the art.
Vantaggiosamente, quindi, il metodo secondo la presente invenzione non richiede il continuo monitoraggio del processo e quindi l?installazione sulla macchina rettificatrice di specifici strumenti di misura. Advantageously, therefore, the method according to the present invention does not require continuous monitoring of the process and therefore the installation on the grinding machine of specific measuring instruments.
ELENCO DELLE FIGURE LIST OF FIGURES
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un metodo, un software e una macchina rettificatrice per la minimizzazione delle ondulazioni su un pezzo da lavorare mediante un processo di rettifica, come illustrato negli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will appear more clearly from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of a method, a software and a grinding machine for minimizing undulations on a workpiece by means of a grinding process, as illustrated in the attached drawings where:
- la Figura 1 mostra una rappresentazione schematica della macchina rettificatrice atta ad attuare il metodo secondo la presente invenzione; - Figure 1 shows a schematic representation of the grinding machine able to implement the method according to the present invention;
- la Figura 2 mostra un esempio di una mappa di guadagni ottenibile mediante il metodo oggetto della presente invenzione, tale mappa di guadagni pu? essere utilizzata da un operatore della macchina rettificatrice per determinare le altezze di lavorazione ottimali della prima e della seconda fase di lavorazione. - Figure 2 shows an example of a gain map obtainable by means of the method object of the present invention, this gain map can be used by a grinding machine operator to determine the optimum machining heights of the first and second machining stages.
- la Figura 3 mostra una vista dal lato della macchina rettificatrice di figura 1. - Figure 3 shows a side view of the grinding machine of Figure 1.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DETAILED DESCRIPTION
Anche qualora non esplicitamente evidenziato, le singole caratteristiche descritte in riferimento alle specifiche realizzazioni dovranno intendersi come accessorie e/o intercambiabili con altre caratteristiche, descritte in riferimento ad altri esempi di realizzazione. Even if not explicitly highlighted, the individual characteristics described with reference to the specific embodiments must be understood as accessory and/or interchangeable with other characteristics, described with reference to other embodiments.
Con riferimento alle figure allegate, la presente invenzione ha per oggetto un metodo per la minimizzazione delle ondulazioni su un pezzo da lavorare mediante un processo di rettifica. With reference to the accompanying figures, the present invention relates to a method for minimizing undulations on a workpiece by means of a grinding process.
Nel contesto della presente invenzione con minimizzazione delle ondulazioni si intende sia la minimizzazione delle ondulazioni gi? presenti sul pezzo da lavorare, sia la minimizzazione delle ondulazioni prodotte dal processo di rettifica stesso. In the context of the present invention, ripple minimization is understood to mean both the minimization of ripples down to the present on the workpiece, and the minimization of the undulations produced by the grinding process itself.
Il metodo richiede di fornire una rettificatrice 1, preferibilmente senza centri a tuffo, comprendente una coppia di mole 2a, 2b. Con riferimento alla figura 1, la rettificatrice 1 comprende una prima mola 2a la cui dimensione ? definita da un diametro di prima mola The method requires providing a grinding machine 1, preferably without plunge centers, comprising a pair of grinding wheels 2a, 2b. With reference to figure 1, the grinding machine 1 comprises a first grinding wheel 2a whose size ? defined by a first wheel diameter
e una seconda mola 2b definita da un diametro di seconda mola Tipicamente, ma and a second wheel 2b defined by a second wheel diameter Typically, ma
non necessariamente il diametro di prima mola risulta essere maggiore del diametro di seconda mola the diameter of the first wheel is not necessarily greater than the diameter of the second wheel
Con riferimento alla figura 3, la prima e la seconda mola 2a, 2b sono configurate per ruotare rispettivamente attorno a un primo e a un secondo asse di rotazione A-A, B-B. With reference to Figure 3, the first and second grinding wheels 2a, 2b are configured to rotate respectively about a first and a second axis of rotation A-A, B-B.
In dettaglio, la prima e la seconda mola 2a, 2b sono disposte in modo che il primo e il secondo asse di rotazione A-A, B-B risultino tra loro sghembi, cos? che ruotando attorno al rispettivo asse di rotazione spingono il pezzo da lavorare 100 in battuta contro un tampone di riscontro 4. In detail, the first and second grinding wheels 2a, 2b are arranged so that the first and second rotation axes A-A, B-B are mutually oblique, so which, by rotating around the respective axis of rotation, push the workpiece 100 into contact with a stop pad 4.
La prima e la seconda mola 2a, 2b sono preferibilmente di forma cilindrica o conica, e si estendono rispettivamente lungo il primo e il secondo asse di rotazione A-A, B-B. L'estensione delle mole 2a, 2b lungo il proprio asse di rotazione A-A, B-B ? definita come altezza della mola. Esplicitamente, l'altezza della prima mola ? definita come l'estensione della prima mola 2a lungo il primo asse di rotazione A-A, l'altezza della seconda mola ? definita come l'estensione della seconda mola 2b lungo il secondo asse di rotazione B-B. The first and second grinding wheels 2a, 2b are preferably cylindrical or conical in shape, and extend respectively along the first and second rotation axes A-A, B-B. The extension of the wheels 2a, 2b along their axis of rotation A-A, B-B ? defined as the height of the grinding wheel. Explicitly, the height of the first wheel ? defined as the extension of the first wheel 2a along the first axis of rotation A-A, the height of the second wheel ? defined as the extension of the second grinding wheel 2b along the second axis of rotation B-B.
La prima e la seconda mola 2a, 2b sono distanziate in modo da definire tra di loro un?intercapedine atta ad accogliere un pezzo da lavorare 100. The first and second grinding wheels 2a, 2b are spaced apart so as to define an interspace between them suitable for receiving a workpiece 100.
La distanza tra la prima e la seconda mola 2a, 2b ? regolata in modo che il pezzo da lavorare entri in contatto con entrambe le mole 2a, 2b. The distance between the first and second wheel 2a, 2b ? adjusted so that the workpiece comes into contact with both grinding wheels 2a, 2b.
In uso, ciascuna mola 2a, 2b ruotando attorno al proprio asse di rotazione A-A, B-B pone il pezzo da lavorare in rotazione attorno a un asse di rotazione di pezzo. Preferibilmente, l?asse di rotazione di pezzo ? parallelo al primo asse di rotazione A-A. In use, each grinding wheel 2a, 2b rotating about its axis of rotation A-A, B-B places the piece to be worked in rotation about a piece rotation axis. Preferably, the piece rotation axis ? parallel to the first axis of rotation A-A.
Come mostrato in Figura 1, la rettificatrice 1 comprende inoltre una lama di sostegno 3 disposta nell?intercapedine, cio? tra la prima e la seconda mola 2a, 2b, e configurata per sostenere il pezzo da lavorare 100. As shown in Figure 1, the grinding machine 1 also comprises a support blade 3 arranged in the gap, i.e. between the first and second grinding wheels 2a, 2b, and configured to support the workpiece 100.
In dettaglio, la lama di sostegno 3 presenta una superficie di contatto 3a atta a ricevere in appoggio il pezzo da lavorare 100, per disporlo a una determinata altezza di lavorazione In detail, the support blade 3 has a contact surface 3a suitable for receiving the workpiece 100 in support, to arrange it at a given machining height
? rispetto a un piano contenente il primo asse di rotazione A-A e il punto medio del ? with respect to a plane containing the first axis of rotation A-A and the midpoint of
secondo asse di rotazione B-B. second axis of rotation B-B.
Nel contesto della presente invenzione per punto medio del secondo asse di rotazione B-B si intende il punto mediano dell'altezza della seconda mola Esplicitamente, il punto medio del secondo asse di rotazione ? il punto che divide l?altezza della seconda mola in due segmenti equivalenti, cio? aventi la stessa lunghezza. In the context of the present invention, the midpoint of the second rotation axis B-B means the midpoint of the height of the second grinding wheel. Explicitly, the midpoint of the second rotation axis ? the point that divides the height of the second wheel into two equivalent segments, cio? having the same length.
La lama di sostegno 3 variando la sua posizione, in particolare muovendosi lungo una direzione ortogonale al piano contenente il primo asse di rotazione A-A e il punto medio del secondo asse di rotazione B-B, varia la posizione del pezzo da lavorare 100 nell?intercapedine, modificando cos? l?altezza di lavorazione The support blade 3, by varying its position, in particular by moving along a direction orthogonal to the plane containing the first axis of rotation A-A and the midpoint of the second axis of rotation B-B, varies the position of the piece to be machined 100 in the interspace, modifying what? the working height
Con maggior dettaglio, la lama di sostegno 3 presenta una superficie di contatto 3a atta ad attestarsi in battuta con il pezzo da lavorare 100 per sostenerlo. Preferibilmente, la superficie di contatto 3a ? inclinata di un angolo di lama ? rispetto al piano contenente il primo asse di rotazione A-A e il punto medio del secondo asse di rotazione B-B. In greater detail, the support blade 3 has a contact surface 3a suitable for abutting against the workpiece 100 to support it. Preferably, the contact surface 3a is inclined by a blade angle ? with respect to the plane containing the first axis of rotation A-A and the midpoint of the second axis of rotation B-B.
La movimentazione della lama 3 nell?intercapedine pu? essere effettuata manualmente da un operatore, o, come in alcune pi? recenti rettificatrici, pu? essere controllata per mezzo di un controllo numerico. The movement of the blade 3 in the interspace can? be carried out manually by an operator, or, as in some pi? recent grinding machines, pu? be controlled by means of a numerical control.
La rettificatrice 1 sopra descritta ? nota nello stato della tecnica come ?rettificatrice senza centri a tuffo?. The grinding machine 1 described above ? known in the state of the art as a ?centerless plunger grinding machine?.
Come sopra accennato e come di certo ? noto al tecnico del settore, questa tipologia di macchine rettificatrici 1 rende il processo di rettifica estremamente rapido ma soggetto a errori di rotondit?. Infatti, il centro del pezzo da lavorare 100, durante la lavorazione, ? libero di oscillare generando cos? un profilo lobato anzich? perfettamente arrotondato. Tale errore di rotondit? ? noto nello stato dell?arte come ?effetto lobing?. As mentioned above and how certainly ? known to those skilled in the art, this type of grinding machine 1 makes the grinding process extremely rapid but subject to roundness errors. In fact, the center of the workpiece 100, during machining, ? free to swing generating cos? a lobed profile instead? perfectly rounded. This roundness error? ? known in the state of the art as the ?lobing effect?.
L?effetto lobing ? principalmente influenzato dal diametro della prima e della seconda mola dal diametro del pezzo da lavorare, dall?angolo di lama ? e dall?altezza di lavorazione The lobing effect? mainly influenced by the diameter of the first and second wheel, the diameter of the workpiece, the angle of the blade ? and the working height
Il metodo oggetto della presente invenzione ? atto a minimizzare la formazione di ondulazioni sul pezzo, e ridurre quelle eventualmente gi? presenti, dividendo il processo di rettifica in pi? fasi di lavorazione, ognuna delle quali caratterizzata da una diversa altezza di lavorazione The method object of the present invention ? adapted to minimize the formation of undulations on the piece, and reduce those possibly already? present, dividing the process of rectification in pi? processing phases, each of which is characterized by a different processing height
Con riferimento alla Figura 1, per altezza di lavorazione ? si intende la distanza del centro del pezzo da lavorare 100 dal piano contenente il primo asse di rotazione A-A e il punto medio del secondo asse di rotazione B-B. With reference to Figure 1, for machining height ? means the distance of the center of the workpiece 100 from the plane containing the first axis of rotation A-A and the midpoint of the second axis of rotation B-B.
La successione di diverse fasi, caratterizzate da diverse altezze di lavorazione The succession of different phases, characterized by different processing heights
consente di ottenere un tasso di crescita negativo per i lobi che tendono a formarsi sul pezzo, permettendo cos? di raggiungere rapidamente una buona rotondit? del pezzo. allows to obtain a negative growth rate for the lobes which tend to form on the piece, thus allowing? to quickly reach a good roundness? of the piece.
Il metodo oggetto della presente invenzione pu? essere generalizzato per un numero arbitrario di fasi di lavorazione, tuttavia ? stato verificato sperimentalmente che due fasi sono sufficienti per ottenere rotondit? soddisfacenti. The method object of the present invention can? be generalized for an arbitrary number of processing steps, however ? been verified experimentally that two phases are sufficient to obtain roundness? satisfactory.
Inoltre, la soluzione a due fasi di lavorazione ? preferibile in quanto conforme alla comune divisione dei processi di lavorazione meccanica in ?sgrossatura? e ?finitura?, gi? applicata nella pratica della rettifica, modificando i parametri di velocit? e avanzamento ma non l?altezza di lavorazione Furthermore, the two-stage processing solution ? preferable as it conforms to the common division of machining processes into ?roughing? and? finish?, already? applied in the practice of grinding, by changing the speed parameters? and feed but not the machining height
Di seguito verr? descritto il metodo di lavorazione a due fasi, tuttavia non bisogna dimenticare che il metodo oggetto della presente invenzione pu? essere alternativamente attuato con un qualsiasi numero finito di fasi maggiore di due, eventualmente un numero di fasi atto a discretizzare una variazione continua dell?altezza. Will come later? described the two-phase processing method, however it must not be forgotten that the method object of the present invention can? alternatively be implemented with any finite number of phases greater than two, possibly a number of phases capable of discretizing a continuous variation of the height.
Il metodo oggetto della presente invenzione prevede una prima fase di lavorazione in cui la lama di sostengo 3 ? configurata per disporre il pezzo da lavorare 100 a una prima altezza di lavorazione rispetto al piano contenente il primo asse di rotazione A-A e il punto medio del secondo asse di rotazione B-B. The method object of the present invention provides for a first processing step in which the support blade 3? configured to arrange the workpiece 100 at a first machining height with respect to the plane containing the first axis of rotation A-A and the midpoint of the second axis of rotation B-B.
Durante la prima fase di lavorazione la coppia di mole 2a, 2b ? configurata per porre in rotazione il pezzo da lavorare 100 per un primo numero di rotazion in altre parole la prima fase di lavorazione ? da considerarsi terminata quando il pezzo da lavorare ha compiuto rotazioni. During the first processing phase, the pair of wheels 2a, 2b ? configured to rotate the piece to be machined 100 for a first number of rotations, in other words the first processing phase? to be considered finished when the piece to be machined has completed rotations.
Il metodo oggetto della presente invenzione prevede inoltre una seconda fase di lavorazione successiva alla prima fase di lavorazione sopra descritta. The method object of the present invention also provides for a second processing step subsequent to the first processing step described above.
Nella seconda fase di lavorazione, la lama di sostegno 3 ? configurata per disporre il pezzo da lavorare 100 a una seconda altezza di lavorazione diversa dalla prima altezza di lavorazione Durante la seconda fase di lavorazione la coppia di mole 2a, 2b ? configurata per porre in rotazione il pezzo da lavorare per un secondo numero di rotazioni In the second processing step, the support blade 3 is configured to arrange the workpiece 100 at a second machining height different from the first machining height. During the second machining step, the pair of grinding wheels 2a, 2b ? configured to rotate the workpiece for a second number of rotations
Secondo un aspetto caratteristico della presente descrizione, la prima e la seconda altezza di lavorazione sono determinate prima della prima fase di lavorazione mediante un algoritmo che, ricevendo in ingresso parametri geometrici della rettificatrice 1, parametri geometrici del pezzo da lavorare 100 e una serie di coppie di altezze della prima e della seconda lavorazione ? in grado di determinare la coppia di altezze della prima e della seconda lavorazione in grado di minimizzare la formazione di ondulazioni sul pezzo da lavorare. According to a characteristic aspect of the present description, the first and second machining heights are determined before the first machining stage by means of an algorithm which, receiving as input geometric parameters of the grinding machine 1, geometric parameters of the piece to be machined 100 and a series of torques of heights of the first and second machining? able to determine the pair of heights of the first and second processing able to minimize the formation of undulations on the workpiece.
Preferibilmente, la serie di altezze di lavo una griglia di valori <equi-distanziati in cui > <varia tra> <e> <varia tra> <e >Preferably, the range of working heights is a grid of <evenly spaced values where> <ranges between> <and> <ranges between> <and >
In dettaglio, l?algoritmo calcola per ogni coppia di altezze di lavorazione In detail, the algorithm calculates for each pair of machining heights
una prima e una seconda matrice di trasformazione a first and a second transformation matrix
La prima e la seconda matrice di trasformazione descrivono rispettivamente l?evoluzione della geometria del pezzo da lavorare 100 per una singola rotazione durante prima e la seconda fase di lavorazione. In seguito, verranno forniti maggiori dettagli a riguardo della procedura di calcolo delle matrici di trasformazione The first and second transformation matrices respectively describe the evolution of the geometry of the workpiece 100 for a single rotation during the first and second machining steps. Later, more details will be provided regarding the procedure for calculating the transformation matrices
<Successivamente, l?algoritmo calcola:> <Next, the algorithm calculates:>
cio? il raggio spettrale ima per la seconda matrice di trasformazione rispettivamente elevate al corrispondente numero di giri that is? the spectral radius ima for the second transformation matrix respectively raised to the corresponding number of revolutions
L?algoritmo successivamente individua la coppia di altezze di lavorazione The algorithm then identifies the pair of machining heights
corrispondenti al minor raggio spettrale. corresponding to the smallest spectral radius.
Alternativamente, l?algoritmo pu? essere configurato per plottare una mappa di guadagni, cio? un grafico che mostra la variazione del raggio spettrale del prodotto della prima per la seconda matrice di trasformazione, in funzione delle coppie di altezze di lavorazione Un esempio di mappa di guadagni ? mostrato in Figura 2. Alternatively, the algorithm pu? be configured to plot a map of gains, the cio? a graph showing the variation of the spectral radius of the product of the first by the second transformation matrix, as a function of the pairs of machining heights An example of a gain map ? shown in Figure 2.
In questo caso sar? poi l?operatore della macchina rettificatrice a selezionare la coppia di altezze di lavorazione che minimizzano il raggio spettrale Questa alternativa di utilizzare una mappa di guadagni ? percorribile se le fasi di lavorazione sono al massimo tre, in quanto la mappa dei guadagni risulta facilmente leggibile e interpretabile al massimo nelle tre dimensioni. In this case it will be then the operator of the grinding machine to select the pair of machining heights that minimize the spectral radius This alternative of using a map of gains ? feasible if there are a maximum of three processing phases, as the earnings map is easily readable and interpretable in a maximum of three dimensions.
In generale, il raggio spettrale di una matrice ? definito come l?estremo superiore della norma del modulo degli elementi del suo spettro, in parole povere ? l?autovalore della matrice avente il massimo modulo. In general, the spectral radius of a matrix ? defined as the upper extreme of the norm of the module of the elements of its spectrum, in simple terms ? the eigenvalue of the matrix having the maximum modulus.
<In questo contesto, ciascun autovalore del prodotto delle matrici di trasformazione > <In this context, each eigenvalue of the product of the transformation matrices >
? associato a uno specifico fattore di amplificazione dell?ondulazione del pezzo ? associated with a specific workpiece ripple amplification factor
100, per esempio, dopo un opportuno ordinamento, il quinto autovalore ? associato all?ondulazione presentante cinque lobi sulla superficie del pezzo. Tanto maggiore ? il modulo di un autovalore, tanto pi? la specifica ondulazione associata a quell?autovalore risulter? amplificata sul profilo del pezzo a fine lavorazione. 100, for example, after a suitable ordering, the fifth eigenvalue ? associated with the undulation presenting five lobes on the surface of the piece. Much greater? the modulus of an eigenvalue, the more so? the specific ripple associated with that? eigenvalue will result? amplified on the profile of the piece at the end of the machining.
Conseguentemente, individuare la coppia di altezze di lavorazione Consequently, identify the pair of machining heights
corrispondenti al minor raggio spettrale del prodotto delle matrici di trasformazione corresponding to the smallest spectral radius of the product of the transformation matrices
significa cercare la copia di altezze di lavorazione che minimizzano means to search for the copy of minimizing machining heights
l?ondulazione che sar? pi? presente sul pezzo a fine lavorazione. the ripple that will be? more present on the piece at the end of processing.
La coppia di altezze di lavorazione che minimizzano sono quindi la coppia di altezze di lavorazione ottimali che minimizzano l?effetto lobing, e che quindi massimizzano la circolarit? del pezzo 100 a fine lavorazione. The pair of minimizing machining heights are therefore the pair of optimal machining heights that minimize the lobing effect, and thus maximize circularity. of piece 100 at the end of processing.
Preferibilmente, il raggio spettrale ? calcolato come segue: Preferably, the spectral beam ? calculated as follows:
cio?, co valori, della medesim e un valore massim that is, co values, of the same and a maximum value
Vantaggiosamente, questo metodo di calcolo del raggio spettrale permette di escludere gli autovalori associati ai profili presentanti un elevato numero di lobi, cio? permette di escludere quelle soluzioni numeriche che non sono ottenibili fisicamente. Advantageously, this method of calculating the spectral radius makes it possible to exclude the eigenvalues associated with profiles having a high number of lobes, i.e. it allows to exclude those numerical solutions that are not physically obtainable.
Preferibilmente, i parametri geometri della rettificatrice che l?algoritmo riceve in ingresso comprendono l?angolo di lama? precedentemente descritto. Preferably, do the geometric parameters of the grinding machine that the algorithm receives as input include the blade angle? previously described.
Preferibilmente, inoltre, i parametri geometrici della rettificatrice 1 che l?algoritmo riceve in ingresso comprendono inoltre il diametro di prima mola e il diametro di seconda mola Preferably, moreover, the geometric parameters of the grinding machine 1 that the algorithm receives as input also include the diameter of the first wheel and the diameter of the second wheel
Preferibilmente, i parametri geometrici del pezzo da lavorare da fornire in ingresso all?algoritmo comprendono il diametro ? del pezzo 100 prima di iniziare la prima fase di lavorazione. Preferably, do the geometric parameters of the piece to be machined to be supplied as input to the algorithm include the diameter ? of the piece 100 before starting the first processing phase.
Preferibilmente, la prima e la seconda matrice di trasformazione descrivono rispettivamente l?evoluzione del diametro o del raggio del pezzo da lavorare dopo un giro, durante la prima e la seconda fase di lavorazione. Preferably, the first and second transformation matrices respectively describe the evolution of the diameter or radius of the workpiece after one revolution, during the first and second machining steps.
Alternativamente, il metodo oggetto della presente invenzione pu? variare continuamente l?altezza di lavorazione ? durante il processo di rettifica. In dettaglio, la lama di supporto ? configurata per muovere con continuit? il pezzo durante la lavorazione, <portandolo dalla prima altezza di lavorazione> <alla seconda altezza di lavorazione >??2? seguendo una specifica legge matematica. Il controllo numerico della macchina rettificatrice deve simultaneamente regolare la posizione delle mole, in modo da mantenere la corretta condizione di contatto. Alternatively, the method object of the present invention can continuously vary the working height ? during the rectification process. In detail, the support blade? configured to move continuously? the piece during machining, <bringing it from the first machining height> <to the second machining height>??2? following a specific mathematical law. The numerical control of the grinding machine must simultaneously adjust the position of the grinding wheels, so as to maintain the correct contact condition.
Qui di seguito verr? ora riportata la procedura matematica per il calcolo della matrice di trasformazione di una generica fase di lavorazione. La procedura esposta potr? essere applicata, con le opportune differenze, sia per il calcolo della prima matrice di trasformazione sia per e della seconda matrice di trasformazione o pi? in generale della matrice di trasformazione della i-esima fase di lavorazione Below will come? now reported the mathematical procedure for calculating the transformation matrix of a generic machining phase. The exposed procedure can be applied, with the appropriate differences, both for the calculation of the first transformation matrix and for and of the second transformation matrix or more? in general of the transformation matrix of the i-th processing step
Per ottenere la matrice di trasformazione Z della generica fase di lavorazione, ? necessario partire dal raggio di riduzione Il raggio di riduzione come si pu? intuire dal nome, indica la riduzione del raggio del pezzo da lavorare durante il processo di rettifica, ed ? una funzione della posizione angolare? del pezzo da lavorare. Il raggio di riduzione accresce il proprio valore durante il processo di rettifica, ed ? pari alla somma del raggio di riduzione al giro precedente e l?attuale profondit? di taglio To obtain the transformation matrix Z of the generic machining step, ? necessary to start from the radius of reduction The radius of reduction as you can? guess from the name, indicates the reduction of the radius of the workpiece during the grinding process, and ? a function of angular position? of the workpiece. The reduction radius increases in value during the grinding process, and ? equal to the sum of the radius of reduction to the previous round and the?current depth? cutting
Esplicitamente: Explicitly:
La profondit? di taglio?(?)? ? ottenuta a partire dall?avanzamento della seconda mola, che provoca un accostamento tra la prima mola e il pezzo indicato in Figura 1 con The depth? cutting?(?)? ? obtained starting from the advancement of the second wheel, which causes an approach between the first wheel and the piece indicated in Figure 1 with
Tenendo in considerazione la rigidezza della rettificatrice 1 ? possibile affermare <che l?attuale profondit? di taglio> <? pari a un coefficiente di rigidezza della macchina > Taking into account the stiffness of the grinding machine 1 ? is it possible to state <that the current depth? of cut> <? equal to a machine stiffness coefficient >
? moltiplicato per la profondit? di taglio geometrica cio? la profondit? di taglio che ? multiplied by the depth? of geometric cut what? the depth? cutting that
si otterrebbe se la rettificatrice fosse perfettamente rigida. would be obtained if the grinding machine were perfectly rigid.
Matematicamente, la profondit? di taglio geometrica ? ottenuta calcolando l?intersezione tra la prima mola e il pezzo da lavorare, tenendo in considerazione l?avanzamento della seconda mola e lo spostamento del centro del pezzo da lavorare. <Esplicitamente:>Mathematically, the depth? geometric cut? obtained by calculating the intersection between the first wheel and the workpiece, taking into consideration the advancement of the second wheel and the displacement of the center of the workpiece. <explicitly:>
Gli angoli ? sono indicati in Figura 1, mentre i coefficienti geometrici ? e The corners ? are indicated in Figure 1, while the geometric coefficients ? And
? sono funzione dell?altezza di lavorazione Sostituendo in si ottiene: ? are a function of the machining height. By replacing in we obtain:
L?equazione sopra riportata rappresenta l?evoluzione del profilo del pezzo durante la lavorazione, ? una ?Pure Delayed Equation? risolvibile discretizzando il pezzo da <lavorare in componenti circonferenziali:> The above equation represents the evolution of the profile of the piece during machining, ? a ?Pure Delayed Equation? solvable by discretizing the piece to be <machined into circumferential components:>
L?equazione sopra riportata pu? essere quindi riscritta come: The above equation can? then be rewritten as:
Dall?equazione sopra riportata ? possibile notare che l?evoluzione del profilo del pezzo da lavorare implica la preservazione di tutti gli stati discreti da fino From the above equation ? It is possible to notice that the evolution of the profile of the workpiece implies the preservation of all the discrete states from up to
Riscrivendo l?equazione sopra riportata in forma matriciale si ottiene: Rewriting the above equation in matrix form we get:
?0? ? la condizione iniziale del profilo del pezzo all?inizio della fase di lavorazione, ?0? ? the initial condition of the profile of the piece at the beginning of the machining phase,
? la matrice di trasformazione della fase di lavorazione considerata, ? il numero di ? the transformation matrix of the processing phase considered, ? the number of
rotazioni che il pezzo compie nella fase di lavorazione, ? la condizione finale del profilo del pezzo alla fine della fase di lavorazione. rotations that the piece performs in the machining phase, ? the final condition of the piece profile at the end of the machining phase.
? inoltre oggetto della presente invenzione un software caricabile nella memoria di un calcolatore configurato per far eseguire a una macchina rettificatrice, pi? precisamente una macchina rettificatrice senza centri a tuffo, il metodo sopra esposto. ? further object of the present invention is a software that can be loaded into the memory of a computer configured to make a grinding machine perform, more? precisely a plunge centerless grinding machine, the above method.
? infine oggetto della presente invenzione una macchina rettificatrice 1 comprendente una prima e una seconda mola 2a, 2b separate da un?intercapedine e aventi rispettivamente un primo e un secondo asse di rotazione A-A, B-B. Le mole 2a, 2b, preferibilmente di forma cilindrica o conica, sono configurate per entrare entrambe in contatto con un pezzo da lavorare 100, per porlo in rotazione ed effettuare l?asportazione. ? finally, the object of the present invention is a grinding machine 1 comprising a first and a second grinding wheel 2a, 2b separated by a cavity and having respectively a first and a second axis of rotation A-A, B-B. The grinding wheels 2a, 2b, preferably of a cylindrical or conical shape, are configured to both come into contact with a workpiece 100, to set it in rotation and carry out the removal.
La macchina rettificatrice 1 comprende anche una lama di sostegno 3, posizionata nell?intercapedine, configurata per sostenere il pezzo da lavorare 100. Con maggiore dettaglio, la lama di sostegno 3 ? configurata per disporre il pezzo a una predeterminata altezza di lavorazione ? rispetto a un piano contenente il primo asse di rotazione A-A e il punto medio del secondo asse di rotazione. The grinding machine 1 also comprises a support blade 3, positioned in the gap, configured to support the workpiece 100. In greater detail, the support blade 3 is configured to place the piece at a predetermined machining height ? with respect to a plane containing the first axis of rotation A-A and the midpoint of the second axis of rotation.
Ricordiamo che nel contesto della presente invenzione per punto medio del secondo asse di rotazione B-B si intende il punto mediano dell'altezza della seconda mola We recall that in the context of the present invention the midpoint of the second axis of rotation B-B means the midpoint of the height of the second grinding wheel
Inoltre, la macchina rettificatrice 1 comprende un dispositivo regolatore (non rappresentato) atto a movimentare la lama di sostegno 3. In dettaglio, il dispositivo regolatore ? configurato per muovere la lama di sostegno 3 lungo una direzione sostanzialmente perpendicolare al piano contenente il primo asse di rotazione A-A e il punto medio del secondo asse di rotazione B-B per modificare l?altezza di lavorazione ? w a cui si trova il pezzo 100. Furthermore, the grinding machine 1 comprises a regulator device (not shown) able to move the support blade 3. In detail, the regulator device ? configured to move the support blade 3 along a direction substantially perpendicular to the plane containing the first axis of rotation A-A and the midpoint of the second axis of rotation B-B to modify the machining height ? w at which piece 100 is located.
La macchina rettificatrice 1 comprende un calcolatore avente una memoria sulla quale ? caricato il software sopra indicato. In dettaglio, il software quando caricato nella memoria e implementato dal calcolatore ? configurato per eseguire il metodo sopra indicato. The grinding machine 1 comprises a computer having a memory on which ? loaded the above software. In detail, the software when loaded into memory and implemented by the computer ? configured to run the above method.
Non ? richiesta una connessione run-time tra il software e la macchina rettificatrice, in quanto i dati relativi alla lavorazione possono essere inviati alla macchina rettificatrice prima dell'avvio della lavorazione. Not ? A run-time connection between the software and the grinding machine is required, as machining data can be sent to the grinding machine before machining starts.
In forme alternative di realizzazione della macchina rettificatrice il software pu? risiedere su cloud, su uno smart phone o su un tablet separato dalla macchina. Questo ? possibile in quanto il software riguarda la pianificazione della lavorazione e quindi non richiede un collegamento diretto con la macchina rettificatrice. I parametri di processo forniti dal software potranno essere comunicati direttamente al controllo numerico della macchina od inseriti manualmente dall?operatore. In alternative embodiments of the grinding machine, the software can? reside on the cloud, on a smart phone or tablet separate from the machine. This ? possible as the software concerns machining planning and therefore does not require a direct connection to the grinding machine. The process parameters supplied by the software can be communicated directly to the numerical control of the machine or entered manually by the operator.
La macchina utensile comprende inoltre un controllo numerico, in grado di comunicare con l'elaboratore su cui ? caricato il software. The machine tool also includes a numerical control, capable of communicating with the computer on which it is used. loaded the software.
In dettaglio, il controllo numerico ? configurato per azionare il dispositivo regolatore per disporre il pezzo da lavorare 100 a diverse altezze di lavorazione durante le diverse fasi di lavorazione. Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potr? apportare numerose modifiche alle varianti prima descritte, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione quale definito dalle seguenti rivendicazioni. In detail, the numerical control ? configured to operate the adjuster device to arrange the workpiece 100 at different processing heights during the different processing steps. Obviously, a technician in the field, in order to satisfy contingent and specific needs, will be able to make numerous modifications to the variants described above, all of which however fall within the scope of protection as defined by the following claims.
Claims (10)
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- 2021-09-24 EP EP21198968.6A patent/EP3974106A1/en active Pending
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