WO1988003460A1 - Deep grinding process and device - Google Patents

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WO1988003460A1
WO1988003460A1 PCT/DE1987/000445 DE8700445W WO8803460A1 WO 1988003460 A1 WO1988003460 A1 WO 1988003460A1 DE 8700445 W DE8700445 W DE 8700445W WO 8803460 A1 WO8803460 A1 WO 8803460A1
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Ernst Saljé
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Salje Ernst
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    • G05B2219/50361—Translatory workpiece pallet, translate between two stations

Definitions

  • the invention relates to a method for deep grinding workpieces on grinding machines that are equipped with a computer and a path control at least in the X-axis and the Y-axis, and to an apparatus for performing the method.
  • the grinding wheel is advanced by a certain amount, and the machining is then carried out with a feed movement over the length of the workpiece.
  • the object of the invention is to provide a method by which workpieces with different machining allowances can be machined cheaply in deep grinding over the length of the side to be ground or from workpiece to workpiece, without parameters considered to be permissible, for example the type mentioned above, thereby being exceeded to thereby eliminating as far as possible any existing disadvantages or shortcomings as described above.
  • the invention is also intended to provide an advantageous device for carrying out the method.
  • the invention also strives for a favorable design and arrangement of such a device in detail. Further problems connected with all of this, with which the invention is concerned, result from the respective explanation of the indicated solution.
  • the invention provides that, before the grinding process, the contour of the surface of the workpiece to be ground is determined at least at individual points along its length with reference to a measuring base, that the measured values are stored in a computer assigned to the grinding machine, and that the grinding process corresponds to the measured values taking into account at least one technological variable which can be predetermined in the computer, is carried out by means of the path control.
  • a constant time span volume is particularly advantageously chosen as the technological variable that is to be specified in the calculation
  • the grinding process in question is the principle of surface grinding, i.e. of grinding a workpiece in a length dimension of the same with the circumference of the grinding wheel, the grinding wheel axis being directed transversely to the feed movement.
  • This includes workpieces in which a flat surface is to be achieved by grinding, as well as workpieces in which the surface to be ground has a curved course.
  • the specification of the machine axes corresponds to the usual designation.
  • the X-axis usually indicates the direction of the feed movement during grinding, while the Y-axis is the direction of the infeed or depth feed.
  • a grinding machine which has a path control for these two axes, can machine a workpiece in deep grinding so that a surface of certain shape and dimensions is achieved.
  • the workpiece to be ground is usually held in a clamping device, which is located on a carrier, the latter being in particular a table of the grinding machine, which can perform a longitudinal movement or as a part table or the like. is formed and can rotate about a central axis.
  • the process of the invention provides that in context with the measurement of the workpiece contour, the position of reference surfaces of the clamping device is measured relative to the measuring base and that in the event of deviations from a desired position, the error values are entered into the computer for consideration. This ensures that flawless
  • Values for the control of the grinding process are available, in particular for the control of the feed speed for grinding with a constant chip removal volume.
  • the invention further provides a device for performing the method on a correspondingly equipped grinding machine, with a workpiece carrier, which in particular forms part of the grinding machine, and with a clamping device for the tool and which is characterized by a
  • Measuring station at which, separately from the workpiece carrier, a fixed part or the like via signal lines. is functionally connected to a computer for controlling the grinding machine measuring device having at least one measuring head.
  • the workpiece carrier is designed so that it can bring the workpiece into and out of the measuring station.
  • the workpiece carrier is particularly advantageously set up for transferring the workpiece from the measuring station to a processing station on the grinding machine. Among other things, this enables in a very convenient way to measure a workpiece and simultaneously grind a previously measured workpiece. In such an embodiment, various arrangements and configurations are possible, which will be explained in more detail.
  • the device can have a number of fixedly arranged measuring heads, which can be adjusted on a holder in such a way that a scanning and recording of dimensions in accordance with the respective workpiece which places the workpiece is possible. This applies in particular to points or areas lying in the longitudinal direction of the workpiece, that is to say in the feed direction when grinding, but can also be the case transversely thereto.
  • At least one measuring head, touch probe or the like is advantageous. assigned to a reference surface of the clamping device in order to check the position of the latter and to measure any position errors and to enter corresponding values into the computer for correction.
  • important parts of the measuring device can be designed in such a way that thermal deformations are at least largely excluded.
  • important parts of the measuring device can consist of temperature-insensitive material, e.g. Invar.
  • the measuring device can also be equipped with a temperature control device, such as that a
  • Bracket or guide for measuring heads or touch probes can be controlled to constant temperature with the help of temperature sensors and heating elements.
  • FIG. 11 shows a workpiece carrier which can be pivoted about a vertical axis and
  • Fig. 12 a workpiece carrier pivotable about a horizontal axis.
  • a longitudinal slide 2 can be moved on a bed 1 in the direction of the X axis by means of a controllable drive.
  • a headstock 4 with a grinding spindle mounted therein can be displaced in the direction of the Y axis by means of a controlled drive.
  • the grinding spindle carries an interchangeable grinding wheel 5 at the front end.
  • the number 6 denotes a dressing roller, which can also be placed on the grinding wheel 5 by means of a controlled drive or can be kept in constant contact with it, thus in the so-called continuous dressing method .
  • the stand 3 can be fixedly mounted on the longitudinal slide 2 or, as in the illustrated machine, can be arranged on a cross slide 7 which is carried by the longitudinal slide 2 and can be moved on guides thereof in the direction of the Z axis by means of a controllable drive.
  • a base 8 is firmly connected, on which an indexing table 9 is mounted, such that it can be rotated about a vertical axis V by means of a controllable drive by certain angles, in particular 180 °.
  • the number 10 is a control cabinet or the like. referred to, in which a computer with all the facilities for a numerical path control of the longitudinal slide 2 in the X-axis and the spindle stock 4 in the Y-axis.
  • a path control can also be provided for the movement of the cross slide 7 in the Z axis.
  • At least two are located on the workpiece carrier formed by the control table 9 in the present case Clamping devices 11 for receiving a workpiece W in each case, which is to be machined on its upper side by means of the grinding wheel 5 by deep grinding.
  • the number 20 schematically designates a measuring device which is arranged on the fixed base 8 independently of the workpiece carrier and is capable of scanning the surface of a workpiece W to be ground at least in some places before machining and of the dimensions with reference to a measuring base to capture.
  • the measuring device 20 and the indexing table 9 are arranged relative to one another and relative to the grinding machine in such a way that in each case a workpiece W from a measuring station M, in which it can be scanned, into a processing station B, in which it is ground, by rotating the indexing table 9 can be transferred by 180 °.
  • the measuring station M can at the same time also be a loading station in which a new workpiece can be inserted into the clamping device 11 and can be removed from it again after the machining.
  • a special charging station in the angular range between the measuring station M and the processing station B, for example in an intermediate position of the indexing table 9, which corresponds to a rotation of 90 °.
  • the arrangement can be such that a measuring station, a processing station and a charging station are located at 120 ° positions from one another. Other versions are also possible.
  • axes x M , y M , z M related to the measuring system are designated with the index M and the axes x W , y W , z W related to the workpiece are designated with W.
  • Fig. 3 shows a workpiece W with a surface F to be ground, the course of which is in the axis x W
  • measuring device 20 is formed like a bridge substantially and has a precise longitudinal guide 21 on which a measurement head 22 in the form of a carriage by means of a feed motor 23 and a precision spindle 24 in the axis x M displaceably is.
  • a measurement head 22 in the form of a carriage by means of a feed motor 23 and a precision spindle 24 in the axis x M displaceably is.
  • At the measuring slide 22 there is at least one touch probe 25, which is shown here as a length probe with dial gauge display for demonstration purposes. Modern touch probes are available in which the touch probe 25a or a corresponding element is automatically put on and its lifting movement can be carried out and in which the measured values are transmitted remotely in the form of electrical signals. This is also the case here, with the signal lines not being particularly shown.
  • a signal transmission line from the measuring device 20 for control in the cabinet 10 is indicated schematically at the number 12 In Fig. 4, the carriage 22 is shown with the touch system 25 in a position in which the stylus 25a rests on a surface of an adjustable stop 26 serving as a measuring base. This provides an adjustment of the zero point of the measuring system.
  • the stop 26 can in the y M direction. on the stand part 27 of the measuring device by means of a spindle drive 28 or the like. be adjusted.
  • the measuring carriage 22 moves over the workpiece W.
  • the contour of the workpiece can be recorded point by point in certain path increments ⁇ X M.
  • the workpiece contour measured in this way is then stored. Instead of scanning the contour at individual locations, continuous scanning can also be carried out,
  • FIG. 6 schematically shows a measuring device in which there are two measuring heads 22a and 22b which can be displaced separately on a longitudinal guide 21 by means of feed drives 23a and 23b.
  • Each measuring head can also have several touch probes 25a or 25b.
  • the measuring head 22 in the embodiment according to FIG. 4 can also be equipped with a plurality of touch probes.
  • workpieces of any shape can be measured.
  • Profiled contours that can be represented as a function of x M , y M or z M can also be detected.
  • several measuring probes can be used in different z W coordinates.
  • grinding wheels with correspondingly curved active profiles can be used.
  • a grinding machine with a two-axis NC path control in the X and Y machine axes is used to control the grinding process.
  • v ft (y M ) feed speed as a function of the measuring path X M.
  • the measuring path X M is identical to that
  • the scanning direction of the measuring probe corresponds, for example, in positive x M measuring coordinate to a feed path in negative machine coordinate direction -X.
  • the measuring device contains, in particular, a plurality of probes in the same measuring path axis x M , in parallel to one another in different coordinates z W.
  • the measuring device 20 is advantageously designed, at least in its essential parts, especially the frame, in such a way that it does not suffer its own thermal deformations.
  • the measuring device can also be equipped with a device which keeps its temperature constant by regulation using suitable heating elements or media. All instructions and information apply, as can be found in DE-OS 32 21 381 for a person skilled in the art.
  • Another advantageous measure to eliminate errors in the measurement consists in measuring the position of at least one reference surface provided on a workpiece clamping device with reference to the measuring frame or to the measuring base. Such reference surfaces are designated in FIGS. 4 and 7 to 9 with the letters R1, R2. The workpiece is closely related to these reference surfaces, which is achieved when the workpiece is aligned and clamped in the clamping device.
  • certain discrete positions x M1 and x M2 can be selected which are to be defined beforehand and which depend on the respective dimensions of the workpiece and the clamping device.
  • the associated heights x M. and x M 2 measured. This can be done either by a measuring head 22, which is also used for workpiece scanning, in which case the measuring range of the touch probe is correspondingly large or an adjustment option is provided, or also by separate measuring buttons 30 with which the measuring device is equipped, as shown in FIG. 9 schematically illustrated.
  • the measurement shows whether or not there are clamping errors in the clamping device or guide errors in the longitudinal guide of the measuring device in the position relative to the workpiece. This can be explained with reference to FIGS. 7 and 8.
  • D is the distance between the reference points
  • the coordinate y M (x XM ) can now be determined in the process computer.
  • the real coordinate is obtained if ⁇ y M (x M ) and y M (x M ). daily is corrected.
  • This measuring principle for the detection and compensation of errors can also be used if, instead of a probe feed path of at least l y, only a 1 W displacement path is available. In this case, for example, three measuring probes are required, one of which is displaceable and two are arranged permanently in the x M axis.
  • a workpiece carrier for example the swivel or indexing table 9 in the embodiment according to FIG. 1
  • all buttons of the measuring device 20 are automatically withdrawn, so that a collision is avoided. If the clamping device, in particular the shape of an automatically approachable pallet or the like.
  • buttons of the measuring device 20 can be attached to the swivel table by means of a clamping device (not shown, but available to the person skilled in the art), a control signal can be given as a function of this process, which triggers the retraction of the buttons of the measuring device 20 into the measuring position.
  • the buttons can be lifted off the workpiece or from the clamping device automatically at the end of the measuring process or also by a signal which is given automatically before the heavy-duty table 9 is rotated by 180 °.
  • Another workpiece carrier can also be used to bring the workpiece from a measuring station in the area of the grinding machine or outside of it to the processing station and back.
  • a translatory feed movement can also be provided for a correspondingly designed workpiece holder 31, as schematically illustrated in FIG. 10.
  • FIG. 11 shows a device in which a swivel arm 32 which is about a vertical axis V is rotatable, workpiece carriers 33 are attached.
  • the number 34 denotes a support frame for the swivel arm 32.
  • the measuring device 20 is only indicated schematically by a dash-dotted line.
  • FIG. 12 shows a device in which a swivel arm 35 with receptacles 36 for clamping devices and workpieces can be swiveled about a horizontal axis H in a frame 37.

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Description

B e s c h r e i b u n g
Verfahren und Vorrichtung zum Tiefschleifen
T e c h n i s c h e s G e b i e t
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Tiefschleifen von Werkstücken auf Schleifmaschinen, die mit einem Rechner und einer Bahnsteuerung wenigstens in der X-Achse und der Y-Achse ausgestattet sind, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
S t a n d d e r T e c h n i k
Beim Tiefschleifen wird die Schleifscheibe um einen bestimmten Betrag zugestellt, und es wird dann die Bearbeitung über die Länge des Werkstücks hinweg mit einer Vorschubbewegung ausgeführt.
Gegossene und geschmiedete Rohteile, aber auch mit Schruppvorgängen spanend grob vorbearbeitete Werkstücke weisen ungleichmäßige Bearbeitungszugaben beträchtlichen Ausmaßes auf. Bisher mußten solche Werkstücke beim sog. Pendelschleifen in entsprechend vielen schlecht ausgenutzten Hüben mit kleinen Zerspanvolumen vorgeschliffen werden. Erst wenn die Schleifscheibe auf ganzer Werkstücklänge im Eingriff war, konnte der Tiefenvorschub bzw. die Zustellung eingestellt werden. Als Folge des vorsichtigen Heranfahrens an das Werkstück ging dabei viel Zeit verloren.
Doch auch beim Tiefschleifen ergeben große und ungleichmäßige Bearbeitungszugaben Probleme. Die Zustellung bzw. die Schnittiefe kann nur abhängig von der örtlich verschiedenen maximalen Bearbeitungszugabe eingestellt werden. Um zulässige Zeitspanvolumen, Werkstücktemperaturen oder Schleifkräfte nicht zu überschreiten, sind dabei die Vorschubgeschwindigkeiten auf maximal zu erwartende, unbekannte Bearbeitungszugaben einzustellen. Auch beim Tiefschleifen geht somit durch vorsichtiges Einstellen der Zustellung bzw. Schnittiefe Zeit verloren. Unter Beachtung des Quotienten aus ungleichmäßger Bearbeitungszugabe zu Schnittiefe mag das Tiefschleifen gegenüber dem Pendelschleifen in Bezug auf die angesprochene Problematik günstiger erscheinen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, daß durch unterschiedliche unbekannte Bearbeitungszugaben unter sonst konstanten Bedingungen auch die Normalkräfte zwischen Schleifscheibe und Werkstück den Bearbeitungszugaben entsprechend schwanken. Dies führt zwangsläufig zu ungleichmäßigen Auffederungen. Werkstückfehler in Bezug auf Geradlinigkeit oder Ebenheit sind die Folge. Nur durch zusätzliche Schleifzeiten lassen sie sich eliminieren.
D a r s t e l l u n g d e r E r f i n d u n g
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, durch das Werkstücke mit unterschiedlichen Bearbeitungszugaben über die Länge der zu schleifenden Seite hinweg oder auch von Werkstück zu Werkstück günstig im Tiefschleifen bearbeitet werden können, ohne daβ als zulässig erachtete Parameter, z.B. der vorstehend angesprochenen Art, dabei überschritten werden, um dadurch bisher bestehende Nachteile bzw. Unzulänglich- keiten, wie sie weiter oben geschildert wurden, so weit wie möglich zu beheben. Mit der Erfindung soll ferner eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden. Die Erfindung strebt dabei auch eine günstige Ausbildung und Anordnung einer solchen Vorrichtung im einzelnen an. Weitere mit alledem zusammenhängende Probleme, mit denen sich die Erfindung befaßt, ergeben sich aus der jeweiligen Erläuterung der aufgezeigten Lösung.
Die Erfindung sieht vor, daß vor dem Schleifvorgang die Kontur der zu schleifenden Fläche des Werkstückes wenigstens an einzelnen Stellen ihrer Länge maßlich mit Bezug auf eine Meßbasis ermittelt wird, daß die Meßwerte in einem der Schleifmaschine zugeordneten Rechner gespeichert werden und daß der Schleifvorgang entsprechend den Meßwerten unter Berücksichtigung wenigstens einer im Rechner vorgebbaren technologischen Größe mittels der Bahnsteuerung durchgeführt wird.
Als technologische Größe können verschiedene, für den Schleifvorgang wichtige Parameter gewählt werden, so bestimmte Schleifkräfte oder Temperaturen. Besonders vorteilhaft wird als technologische Größe, die im Rech vorzugeben ist, ein konstantes Zeitspanvolumen gewählt
Bei dem Verfahren ist es besonders günstig, einen Meßvorgang an einem Werkstück auszuführen, während ein zuvor gemessenes Werkstück geschliffen wird. Dadurch kann eine bedeutende Zeitersparnis erzielt werden.
Mit dem angegebenen Verfahren läßt sich eine Schleifbe arbeitung im Tiefschleifen auch bei solchen Werkstücke wirtschaftlich durchführen, bei denen unterschiedliche Aufmaße oder Bearbeitungszugaben vorhanden sind. Dazu werden nachstehend auch im speziellen Teil der Beschreibung noch weitere Erläuterungen gegeben.
Bei dem hier in Rede stehenden Schleifprozeß handelt es sich um das Prinzip des Flachschleifens, d.h. des Schlei- fens eines Werkstückes in einer Längenabmessung desselben mit dem Umfang der Schleifscheibe, wobei die Schleifschei- benachse quer zur Vorschubbewegung gerichtet ist. Dies umfaßt sowohl Werkstücke, bei denen durch Schleifen eine ebene Fläche erreicht werden soll, als auch Werkstücke, bei denen die zu schleifende Fläche einen gekrümmten Verlauf hat.
Die Angabe der Maschinenachsen entspricht der üblichen Bezeichnung. Die X-Achse gibt normalerweise die Richtung der Vorschubbewegung beim Schleifen an, während die Y-Achse die Richtung der Zustellung bzw. des Tiefenvorschubs ist. Eine Schleifmaschine, die eine Bahnsteuerung für diese beiden Achsen aufweist, kann ein Werkstück im Tiefschleifen so bearbeiten, daß eine Fläche bestimmter Form und Abmessungen erzielt wird.
Wenn in dieser Beschreibung der Ausdruck "Rechner" verwendet wird, so ist darunter jede Datenverarbeitungseinrichtung zu verstehen, welche die angegebenen Funktionen erfüllen kann. Solche Einrichtungen stehen dem Fachmann zusammen mit ihren Steuer- und Programmiermöglichkeiten zur Verfügung.
Das zu schleifende Werkstück wird üblicherweise in einer Spannvorrichtung gehalten, die sich auf einem Träger befindet, wobei der letztere insbesondere ein Tisch der Schleifmaschine ist, der eine Längsbewegung ausführen kann oder als Teiltisch od.dgl. ausgebildet ist und sich um eine mittlere Achse drehen kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des
Verfahrens sieht die Erfindung vor, daß im Zusammenhang mit der Messung der Werkstückkontur die Lage von Referenzflächen der Spannvorrichtung relativ zur Meßbasis gemessen wird und daß bei Abweichungen von einer Soll-Lage die Fehlerwerte zur Berücksichtigung in den Rechner eingegeben werden. Hierdurch ist sichergestellt, daß einwandfreie
Werte für die Steuerung des Schleifvorganges zur Verfügung stehen, insbesondere für die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit zum Schleifen mit konstantem Zeitspanvolumen.
Die Erfindung sieht weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens auf einer entsprechend steuerungsmäßig ausgestatteten Schleifmaschine vor, mit einem Werkstückträger, der insbesondere einen Teil der Schleifmaschine bildet, sowie mit einer Spannvorrichtung für das Werkzeug und die sich kennzeichnet durch eine
Meßstation, an der getrennt vom Werkstückträger an einem feststehenden Teil eine über Signalleitungen od.dgl. funktionsmäßig mit einem Rechner zur Steuerung der Schleifmaschine verbundene Meßvorrichtung angeordnet ist, die wenigstens einen Meßkopf aufweist. Der Werkstückträger ist dabei so ausgebildet, daß er das Werkstück in die Meßstation bringen und aus dieser heraus führen kann. Besonders vorteilhaft ist der Werkstückträger zum überführen des Werkstückes aus der Meßstation in eine Bearbeitungsstation an der Schleifmaschine eingerichtet. Dies ermöglicht es u.a. in sehr günstiger Weise auch, ein Werkstück zu messen und gleichzeitig ein zuvor gemessenes Werkstück zu schleifen. Bei einer solchen Ausführung sind verschiedene Anordnungen und Ausbildungen möglich, die im einzelnen noch erläutert werden.
Die Vorrichtung kann eine Anzahl von feststehend angeordneten Meßköpfen aufweisen, die an einer Halterung so einstellbar sind, daß entsprechend dem jeweiligen Werkstück eine Abtastung und Erfassung von Maßen an verschie denen Stellen des Werkstückes möglich ist. Dies gilt besonders für in Längsrichtung des Werkstückes, also in Vorschubrichtung beim Scheifen, liegende Punkte oder Bereiche, kann aber auch quer dazu der Fall sein.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, nicht nur eine Ein- oder Mehrkoordinatenmessung an einzelnen Stellen durchzuführen, sondern einen Meßkopf oder ein Tastsystem auf einer vorgegebenen Bahn, in erster Linie in Längsrichtung des Werkstückes, zu führen und dabei eine kontinuierliche Maßerfassung, zumindest bereichsweise, durchzuführen.
Ungeachtet der einen oder anderen genannten Ausführung ist vorteilhaft wenigstens ein Meßkopf, Tastsystem od.dgl. einer Referenzfläche der Spannvorrichtung zugeordnet, um die Lage der letzteren zu überprüfen und etwaige Lagefehler zu messen und entsprechende Werte zur Korrektur in den Rechner einzugeben.
Bei besonders hohen Anforderungen an die Genauigkeit können wichtige Teile der Meßvorrichtung so ausgebildet sein, daß Wärmedeformationen zumindest weitgehend ausgeschlossen sind. Dazu bestehen mehrere Möglichkeiten. So können wichtige Teile der Meßvorrichtung aus temperaturunempfindlichem Material bestehen, z.B. Invar. Die Meßvorrichtung kann aber auch mit einer Temperaturregeleinrichtung ausgerüstet sein, etwa derart, daß eine
Halterung oder Führung für Meßköpfe oder Tastsysteme mit Hilfe von Temperaturfühlern und Heizelementen auf konstante Temperatur geregelt werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung von
Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen Zeichnung und aus den Ansprüchen. Kurze Beschreibung der Zeichnung Es zeigen:
Fig. 1 eine Schleifmaschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer, teils schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Koordi naten,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Schleifens einer gekrümmten Fläche,
Fig. 4 eine Ausführung einer Meßvorrichtung in Vorderansicht,
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V - V in Fig.4,
Fig. 6 eine abgewandelte Ausführung der Meßvorrichtung,
Fig. 7 und 8 Darstellungen zur Erläuterung der Werk stückvermessung,
Fig. 9 schematisch eine weitere Darstellung einer Meßvorrichtung,
Fig. 10 einen translatorisch bewegbaren Werkstückträger,
Fig. 11 einen um eine vertikale Achse schwenkbaren Werkstückträger und
Fig. 12 einen um eine horizontale Achse schwenkbaren Werkstückträger. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schleifmaschine ist auf einem Bett 1 ein Längsschlitten 2 in Richtung der X-Achse mittels steuerbaren Antriebs verschiebbar. An einem Ständer 3 ist ein Spindelstock 4 mit darin gelagerter Schlei fspindel in Richtung der Y-Achse mittels gesteuerten Antriebs verschiebbar. Die Schleifspindel trägt am vorderen Ende eine auswechselbare Schleifscheibe 5. Mit der Zahl 6 ist eine Abrichtrolle bezeichnet, die auch mittels gesteuerten Antriebs an die Schleifscheibe 5 angestellt bzw. mit dieser in ständigem Kontakt gehalten werden kann, so bei der Methode des sog. continuous dressing. Der Ständer 3 kann fest auf dem Längsschlitten 2 montiert sein oder, wie bei der dargestellten Maschine, auf einem Querschlitten 7 angeordnet sein, der vom Längsschlitten 2 getragen ist und sich auf Führungen desselben in Richtung der Z-Achse mittels steuerbaren Antriebs verfahren läßt.
Mit dem Bett 1 ist ein Untersatz 8 fest verbunden, auf dem ein Schalttisch 9 gelagert ist, derart, daß er um eine vertikale Achse V mittels steuerbaren Antriebs um bestimmte Winkel, insbesondere 180°, gedreht werden kann.
Mit der Zahl 10 ist ein Schaltschrank od.dgl. bezeichnet, in dem sich ein Rechner mit allen Einrichtungen für eine numerische Bahnsteuerung des Längsschlittens 2 in der X-Achse und des Spindel Stockes 4 in der Y-Achse befinden. Außerdem kann auch für die Bewegung des Querschlittens 7 in der Z-Achse eine Bahnsteuerung vorgesehen sein.
Auf dem im vorliegenden Fall vom Schalttisch 9 gebil deten Werkstückträger befinden sich wenigstens zwei Spannvorrichtungen 11 zur jeweiligen Aufnahme eines Werkstückes W, das auf seiner Oberseite mittels der Schleifscheibe 5 durch Tiefschleifen zu bearbeiten ist.
Mit der Zahl 20 ist schematisch eine unabhängig vom Werkstückträger auf dem festen Untersatz 8 angeordnete Meßvorrichtung bezeichnet, die in der Lage ist, die zu schleifende Fläche eines Werkstückes W vor der Bearbeitung zumindest an einigen Stellen abzutasten und in den Maßen mit Bezug auf eine Meßbasis zu erfassen.
Die Meßvorrichtung 20 und der Schalttisch 9 sind zueinander und relativ zur Schleifmaschine so angeordnet, daß jeweils ein Werkstück W aus einer Meßstation M, in der es abgetastet werden kann, in ei ne Bearbeitungsstation B, in der es geschliffen wird, durch Drehung des Schalttisches 9 um 180° überführt werden kann.
Die Meßstation M kann dabei gleichzeitig auch Ladestation sein, in der ein neues Werkstück in die Spannvorrichtung 11 eingelegt und nach der Bearbeitung aus dieser wieder herausgenommen werden kann. Es ist aber auch möglich, eine besondere Ladestation im Winkelbereich zwischen der Meßstation M und der Bearbeitungstation B vorzusehen, beispielsweise in einer Zwischenstellung des Schalttisches 9, die einer Drehung um 90° entspricht. Weiterhin kann die Anordnung so getroffen werden, daß sich eine Meßstation, eine Bearbeitungsstation und eine Ladestation an jeweils um 120° zueinander versetzten Stellen befinden. Darüber hinaus sind auch noch andere Ausführungen möglich. Außer den Bezeichnungen der Maschinenachsen, in denen die Zustell- und Vorschubbewegungen erfolgen können, seien zum Zweck der besseren Erläuterung auch für die Meßvorrichtung 20 mit ihrem Bewegungssystem und für das Werkstück entsprechende Koordinaten gewählt, wie Fig. 2 verdeutlicht. Die auf das Meßsystem bezogenen Achsen xM, yM, zM sind mit dem Index M und die auf das Werkstück bezogenen Achsen xW, yW, zW mit W bezeichnet.
Fig. 3 zeigt ein Werkstück W mit einer zu schleifenden Fläche F, deren Verlauf sich in der Achse x W
(Längsrichtung des Werkstückes) in Richtung der Achse yW ändert. Die Werkstücklänge ist mit lW, die Werkstückbreite mit bW und die Breite der Schleifscheibe 5 mit bS bezeichnet.
Die in den Fig. 4 und 5 zum Teil schematisch wiedergegebene Meßvorrichtung 20 ist im wesentlichen brückenartig ausgebildet und weist eine genaue Längsführung 21 auf, an der ein Meßkopf 22 in Form eines Schlittens mittels eines Vorschubmotors 23 und einer Genauigkeitsspindel 24 in der Achse xM verschiebbar ist. Am Meßschlitten 22 befindet sich wenigstens ein Tastsystem 25, das hier zur Veranschlaulichuug als Längentaster mit Meßuhranzeige dargestellt ist. Es stehen moderne Tastsysteme zur Verfügung, bei denen das Aufsetzen des Taststiftes 25a oder eines entsprechenden Elements und dessen Abhebebewegung automatisch ausführbar sind und bei denen eine Fernübertragung der Meßwerte in Form elektrischer Signale erfolgt. Dies ist auch hier der Fall, wobei die Signallei tungen nicht besonders dargestellt sind. In Fig. 1 ist schematisch eine Signal Übertragungsleitung von der Meßvorrichtung 20 zur Steuerung im Schrank 10 bei der Zahl 12 angedeutet In Fig. 4 ist der Schlitten 22 mit dem Tastsystem 25 in einer Position gezeigt, in welcher der Taststift 25a auf einer als Meßbasis dienenden Fläche eines einstellbaren Anschlages 26 aufliegt. Damit ist eine Einstellung des Nullpunktes des Meßsystems gegeben. Der Anschlag 26 kann in der yM-Richtung. am Ständerteil 27 der Meßvorrichtung mittels eines Spindeltriebs 28 od.dgl. verstellt werden.
Von dieser Ausgangslage des Meßsystems, die als Koordinaten-Nullpunkt yM des Meßweges yM aufgefaßt werden kann, erfolgt die Bewegung des Meßschlittens 22 über das Werkstück W hinweg. Es kann dabei die Kontur des Werkstückes in bestimmten Weginkrementen ∆ XM Punkt für Punkt aufgenommen werden. Die so gemessene Werkstückkontur wird sodann abgespeichert. Statt einer Abtastung der Kontur jeweils an einzelnen Stellen kann auch eine kontinuierliche Abtastung erfolgen,
In Fig. 6 ist schematisch eine Meßvorrichtung dargestellt, bei der zwei an einer Längsführung 21 separat mit Vorschubantrieben 23a und 23b verschiebbare Meßköpfe 22a und 22b vorhanden sind. Jeder Meßkopf kann dabei auch mehrere Tastsysteme 25a bzw. 25b haben. Auch der Meßkopf 22 bei der Ausführung nach Fig. 4 kann mit mehreren Tastsystemen ausgestattet sein.
Es bestehen darüber hinaus noch andere Möglichkeiten für die Gestaltung der Meßvorrichtung im einzelnen. Im Prinzip lassen sich beliebig geformte Werkstücke ausmessen. Auch profilierte Konturen, die sich als Funktion von xM, yM oder auch zM darstellen lassen, sind erfaßbar. Es können insbesondere mehrere Meßtaster in verschiedenen zW-Koordinaten eingesetzt werden. Bei Werkstücken, die in der Werkstückachse zw eine Kontur aufweisen, die von der Gleichung yw = konst. abweicht, lassen sich Schleifscheiben mit entsprechend gekrümmten aktiven Profilen einsetzen. Gerade Schleif- Scheiben sind bei Krümmungen in der Werkstückfläche yW = f(xW) einsetzbar. Für die Steuerung der Schleifbearbeitung wird eine Schleifmaschine mit einer zweiachsigen NC-Bahnsteuerung in der X- und der Y-Maschinenachse verwendet.
Bei einer bevorzugten Verfahrensweise wird mit einem bestimmten konstanten Zeitspanvolumen gearbeitet, wozu aus den Meßwerten yM = f(xM) die von der Steuerung zu bewirkende Vorschubgeschwindigkeit berechnet wird.
Bei konstantem Zeitspanvolumen längs des MaschinenVqrschubweges über die Werkstücklänge 1 W, d.h. in der Maschinenachse X, gilt:
QW = bs . fr(xM) . Vft(xM) = konst.
Dabei sind: Qw = Zeitspranvolumen bs = Schleifscheibenbreite fr(xM) = Zustellung
vft (yM) = Vorschubgeschwindigkeit als Funktion des Meßweges XM. Der Meßweg XM ist identisch mit dem
Maschinenvorschubweg - x. Die Zustellung fr(xM) kann bei geraden Werkstückkonturen mit dem Meßwert yM der Meßvorrichtung identisch sein, wenn die Höhe der Meßbasis zuvor entsprechend eingestellt wurde. Die Gleichung läßt sich nun schreiben:
QW = konstant = bs . yM (xM) . vft (xM) oder Vft (XM)
Figure imgf000015_0001
Handelt es sich bei einem um 180° schwenkbaren Werkstückträger, wie es z.B. bei der Ausführung nach Fig. 1 zwischen der Meßstation M und der Bearbeitungs- Station B der Fall ist, so entspricht die Abtastrichtung des Meßtasters z.B. in positiver xM-Meßkoordinate einem Vorschubweg in negativer Maschinen-Koordinaten- richtung -X.
Bei breiteren Werkstücken mit in der zW-Werkstück- achse unterschiedlichen Bearbeitungszugaben kann in die obige Gleichung anstelle des Meßwertes yM (XM)
_ de r e n ts p rec he n de M i t te l we r t M (XM) eingesetzt
Figure imgf000015_0002
werden. Diesen Mittelwert erhält man aus mehreren Meßwerten yM 1, yM2 ... als Funktion des Verschiebeweges xM . Die Meßvorrichtung enthält für einen solchen Fall insbesondere mehrere Taster in gleicher Meßwegachse xM, und zwar parallel zueinander in verschiedenen Koordinaten zW .
Vorteilhaft ist die Meßvorrichtung 20 zumindest in ihren wesentlichen Teilen, besonders das Gestell, so ausgeführt, daß sie keine eigenen Wärmedeformationen erleidet: Dies läßt sich u.a. dadurch erreichen, daß die betreffenden Teile aus entsprechendem Material bestehen, etwa Invar. Die Meßvorrichtung kann aber auch mit einer Einrichtung ausgerüstet sein, die ihre Temperatur durch Regelung unter Verwendung geeigneter Heizelemente oder Medien konstant hält. Es gelten dazu alle Hinweise und Angaben, wie sie aus der DE-OS 32 21 381 für den Fachmann entnehmbar sind. Eine andere vorteilhafte Maßnahme, um Fehler bei der Messung auszuschalten, besteht darin, daß die Lage wenigstens einer an einer Werkstück-Spannvorrichtung vorgesehenen Referenzfläche mit Bezug auf das Meßgestell bzw. auf die Meßbasis gemessen wird. Solche Referenzflachen sind in den Fig. 4 sowie 7 bis 9 jeweils mit den Buchstaben R1, R2 bezeichnet. Zu diesen Referenzflächen steht das Werkstück in festem Bezug, was beim Ausrichten und Einspannen des Werkstückes in die Spannvorrichtung realisiert wird. Innerhalb der Referenzflächen können bestimmte, vorher festzulegende und von den jeweiligen Abmessungen des Werkstücks und der Spannvorrichtung abhängende diskrete Positionen xM1 und xM2 gewählt werden. Es werden die dazu gehörenden Höhen xM. und xM 2 gemessen. Dies kann entweder durch einen Meßkopf 22 erfolgen, der auch zur Werkstückabtastung benutzt wird, wobei dann der Meßbereich des Tastsystems entsprechend groß ist oder auch eine Verstellmöglichkeit vorgesehen wird, oder auch durch gesonderte Meßtaster 30, mit denen die Meßvorrichtung ausgestattet ist, wie Fig. 9 schematisch veranschaulicht.
Durch die Messung läßt sich erkennen, ob Aufspannfehler der Spannvorrichtung oder Führungsfehler in der Längsführung der Meßvorrichtung in der Lage zum Werkstück vorhanden sind oder nicht. Anhand der Fig. 7 und 8 läßt sich dies erläutern.
Ein Meßsignal yM1 = yM2 bedeutet, daß Parallelität zwischen Längsführung und Spannvorrichtung, d.h. Werkstückbasis, vorliegt. Dagegen bedeutet ein Meßsignal yM1 yM2, daß entweder die Längsführung oder
Figure imgf000016_0002
die Spannvorrichtung oder beide zum Meßkoordinatensystem einen Winkelfehler * besitezen.
Figure imgf000016_0001
Wenn der Fehlerwinkel berechnet werden kann, lassen sich auch die Meßwerte yM = f(xM) korrigieren und danach die Werte für die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit zum Schleifen mit konstantem Zeitspanvolumen vorgeben.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Fall hat sich die Längsführung des Meßkopfes der Meßvorrichtung in der yM-Koordinate verändert. Gegenüber einer fehlerfreien, strichpunktiert eingezeichneten Ausgangslage hat sich eine Vertikalverlchiebung um Δ yM1 = ∆ yM2 ergeben . Daraus erhält man die Koordinate des Werkstückes zu yM(xM) + ∆yM(xM).
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Fall ist angenommen, daß sich die Längsführung um den Winkel verdreht und um einen bestimmten Betrag verschoben hat. Die Kontrolle an den Referenzpunkten R1 und R2 ergibt nun Abweichungen ∆yM1 und 1 yM2 und somit den Winkel zu:
Figure imgf000017_0003
Figure imgf000017_0001
Dabei ist d jeweils der Abstand der Referenzpunkte
R1 und R2 vom Werkstück mit der Länge lw.
Die Koordinate yM(xXM) ist nun im Prozeßrechner zu ermitteln. Die wirkliche Koordinate ergibt sich, wenn mit ∆yM(xM) und yM(xM) . tg
Figure imgf000017_0002
korrigiert wird.
Dieses Meßprinzip zur Erkennung und zum Ausgleich von Fehlern läßt sich auch dann anwenden, wenn statt eines Meßtastervorschubweges von mindestens ly nur ein Verschiebeweg 1W verfügbar ist. Es sind dann z.B. drei Meßtaster erforderlich, von denen einer verschieb¬bar und zwei fest in xM-Achse angeordnet sind. Beim Zuführen von Werkstück W und Spannvorrichtung 11 auf einen Werkstückträger, etwa den Schwenk- oder Schalttisch 9 bei der Ausführung nach Fig. 1, sind alle Taster der Meßvorrichtung 20 automatisch zurückgezogen, so daß eine Kollision vermieden wird. Wenn die Spannvorrichtung, die insbesondere auch die Form einer automatisch heranfahrbaren Palette od.dgl. haben kann, auf dem Schwenktisch mittels einer nicht dargestellten, aber dem Fachmann zur Verfügung stehenden Klemmeinrichtung befestigt wird, kann in Abhängigkeit von diesem Vorgang ein Steuerungssignal gegeben werden, welches das Einfahren der Taster der Meßvorrichtung 20 in die Meßposition auslöst. Ein Abheben der Taster vom Werkstück bzw. von der Spannvorrichtung kann automatisch am Ende des Meßvorganges bewirkt werden oder auch durch ein Signal, das automatisch gegeben wird, bevor der Schweriktisch 9 um 180° gedreht wird.
Anstelle eines Schwenktisches od.dgl. kann auch ein anderer Werkstückträger verwendet werden, um das Werkstück aus einer Meßstation im Bereich der Schleifmaschine oder auch außerhalb einer solchen zur Bearbeitungsstation und zurück zu bringen.
So kann auch eine translatorische Zubringebewegung für einen entsprechend ausgebildeten Werkstückträger 31 vorgesehen sein, wie dies Fig. 10 schematisch veranschaulicht.
Bei rotatorischer Zubringebewegung sind weitere Varianten möglich. Statt eines Rundtakt-Teiltisches lassen sich auch einfachere Schwenkvorrichtungen vorsehen. So zeigt Fig. 11 eine Vorrichtung, bei der an einem Schwenkarm 32, der um eine vertikale Achse V drehbar ist, Werkstückträger 33. angebracht sind. Mit der Zahl 34 ist ein Traggestell für den Schwenkarm 32 bezeichnet. Durch eine strichpunktierte Linie ist die Meßvorrichtung 20 lediglich schematisch angedeutet.
In Fig. 12 ist eine Vorrichtung gezeigt, bei der ein Schwenkarm 35 mit Aufnahmen 36 für Spannvorrichtungen und Werkstücke in einem Gestell 37 um eine horizontale Achse H schwenkbar ist.
Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen, werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Tiefschleifen von Werkstücken auf mit Rechner und Bahnsteuerung wenigstens in der X-Achse und der Y-Achse ausgestatteten Schleifmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schleifvorgang die Kontur der zu schleifenden Fläche des Werkstückes wenigstens an einzelnen Stellen ihrer Länge maßlich mit Bezug auf eine Meßbasis ermittelt wird, daß die Meßwerte im Rechner gespeichert werden und daß der Schleifvorgang entsprechend den Meßwerten unter Berücksichtigung wenigstens einer im Rechner vorgebbaren technologischen Größe mittels der Bahnsteuerung durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als technologische Größe ein im wesentlichen konstantes Zeitspanvolumen gewählt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßvorgang an einem zu schleifenden Werkstück wenigstens teilweise während der Zeit durchgeführt wird, in der ein anderes, zuvor gemessenes Werkstück geschliffen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Werkstück in einer auf einem Träger befindlichen Spannvorrichtung gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusammenhang mit der Messung der Werkstückkontur die Lage von Referenzflächen der Spannvorrichtung relativ zur Meßbasis gemessen wird und bei Abweichungen von einer Soll-Lage die Fehlerwerte zur Berücksichtigung in den Rechner gegeben werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Werkstückträger, insbesondere als Teil einer Schleifmaschine, und einer Spannvorrichtung für das Werkstück, gekennzeichnet durch eine Meßstation (M), an der getrennt vom Werkstückträger (9) an einem feststehenden Teil (8) eine über Signalleitungen (12) od.dgl. funktionsmäßig mit einem Rechner (10) zur Steuerung der Schleifmaschine (3, 4) verbundene Meßvorrichtung (20) angeordnet ist, die wenigstens einen Meßkopf (22) aufweist, wobei der Werkstückträger (9) zum Transport des Werkstückes (W) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einer Bearbeitungsstation in oder an der Schleifmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (9) zum Überführen des Werkstückes (W) aus der Meßstation (M) in die Bearbeitungsstation (B) eingerichtet ist.
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (9) als drehbarer Schalttisch od.dgl. ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, gekennzeichnet durch einen translatorisch zwischen der Meßstation (M) und der Bearbeitungsstation (B) bewegbaren Werkstückträger (31).
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (33, 36) schwenkbar ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (V) vertikal angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (H) horizontal angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßkopf (22) als an einer Führung (21) mittels Vorschubmotors (23) verschiebbarer Meßschlitten ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßkopf (25) mit mehreren Meßtastern (25a) ausgestattet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei in Querrichtung des Werkstückes (W) Abstand voneinander aufweisende Meßköpfe (22), Meßtaster (25) od.dgl. vorgesehen sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßkopf (22, 30), Meßtaster (25) od.dgl. einer Referenzfläche (R1, R2) der Spannvorrichtung zugeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Meßkopf (22) zur kontinuierlichen Abtastung einer Werkstückkontur ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (20) zumindest teilweise unempfindlich gegen Wärmedeformationen ausgebildet ist.
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