CH660995A5 - METHOD FOR AN process monitoring CNC internal grinding machines. - Google Patents
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Description
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PATENTANSPRUCH Verfahren zur Prozessüberwachung an CNC-Innenrund-schleifmaschinen mit einem numerisch kontrollierten Antrieb für die Zustellbewegung und einer überlagerten Messsteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät nach Nullung auf Fertigmass gestellt wird, dass, wenn mehrere Messkontakte vorhanden sind, diese auf ihre entsprechenden Teilstrecken justiert werden, dass das Werkstück anschliessend im programmierten technologischen Ablauf bei automatischem Schleifzyklus geschliffen wird, wobei die Schaltpunkte der Messkontakte selbständig in den Programmablauf der Zustellung übernommen werden, dass die Differenz beider Steuerungen mit einem bestimmten Betrag in den Rechner eingegeben wird und dass danach die in das feste Programm der CNC-Steuerung übernommenen Punkte für die Beendigung der Teilzyklen und für die Erreichung des Fertigmasses beim Überschreiten des Differenzbetrages auf «Null» korrigiert werden. PATENT CLAIM Process for process monitoring on CNC internal cylindrical grinding machines with a numerically controlled drive for the infeed movement and a superimposed measuring control, characterized in that the measuring device is set to the final dimension after zeroing, so that if there are several measuring contacts, these are adjusted to their respective sections that the workpiece is then ground in the programmed technological sequence with an automatic grinding cycle, whereby the switching points of the measuring contacts are automatically adopted in the delivery program sequence, that the difference between the two controls is entered into the computer with a certain amount and then that into the fixed program of the CNC control points for the completion of the sub-cycles and for reaching the finished dimension when the difference is exceeded are corrected to «zero».
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozessüberwachung an CNC-Innenrundschleifmaschinen mit einem numerisch kontrollierten Antrieb für die Zustellbewegung und einer überlagerten Messsteuerung. The invention relates to a method for process monitoring on CNC internal cylindrical grinding machines with a numerically controlled drive for the infeed movement and a superimposed measurement control.
Zur Realisierung der Zustellung an Innenrundschleifma-schinen sind elektro-mechanische, elektro-hydraulische oder programmierte, numerisch kontrollierte Antriebe bekannt, die einen für jedes Werkstück gleichen feststehenden Schleifzyklusverlauf garantieren. Durch überlagerten Einsatz von Messsteuerungen werden die Teilzyklen zu bestimmten Aufmasspunkten geschaltet und dadurch konstante Ausgangsbedingungen zur Erreichung des Fertigmasses festgelegt. Das Fertigmass wird direkt erfasst und beendet den Schleifzyklus. Bei Funktionsstörungen des Messgerätes übernimmt der Zustellantrieb zwangsläufig die Steuerung des Schleifzyklus, das heisst, dass die Werkstücke mit erheblichen Massstreuungen gefertigt werden, wobei die Gefahr der Ausschussfertigung besteht. Wird das Nullmass nicht erreicht, was zum Beispiel bei einer nicht optimalen Angleichung der Messkontakte an die Zustellung eintreten kann, ist ein manuelles Fertigschleifen der Werkstücke notwendig. Ebenso müssen bei Differenzen zwischen Messgerät und Zustellung manuelle Korrekturen bzw. ein Abbruch des Schleifzyklus eingeleitet werden. Die Angleichung der Messsteuerung an die Zustellung ist kompliziert und zeitaufwendig, da eine eindeutige Zuordnung nicht erkennbar ist. Der Abrichtdia-mantverschleiss wird durch das Messgerät kompensiert. Er muss jedoch bei bestimmten Grössenordnungen im Zustellzyklus korrigiert werden, da sich durch festgelegte Schaltpunkte, speziell bei mehreren unterschiedlichen Schruppgeschwindigkeiten, die Ausgangsbedingungen für das Schlichten ändern. Die Differenz zwischen Zustellendpunkt und Messgeräteabschaltpunkt vergrössert sich unter anderem mit zunehmendem Verschleiss des Abrichtdiamanten und zunehmendem Wärmetrend. For realizing the infeed on internal cylindrical grinding machines, electro-mechanical, electro-hydraulic or programmed, numerically controlled drives are known, which guarantee a fixed grinding cycle course for each workpiece. Through the overlaid use of measuring controls, the sub-cycles are switched to certain measuring points, thereby establishing constant starting conditions for achieving the finished dimension. The finished dimension is recorded directly and ends the grinding cycle. In the event of malfunctions of the measuring device, the infeed drive inevitably takes over control of the grinding cycle, which means that the workpieces are manufactured with considerable dimensional variations, with the risk of rejects. If the zero dimension is not reached, which can occur, for example, if the measuring contacts are not optimally matched to the infeed, manual finishing of the workpieces is necessary. Manual corrections or an abort of the grinding cycle must also be initiated if there are differences between the measuring device and the infeed. The adjustment of the measurement control to the infeed is complicated and time-consuming, since a clear assignment cannot be recognized. The dressing diamond wear is compensated by the measuring device. However, it has to be corrected for certain orders of magnitude in the infeed cycle, since set switching points, especially at several different roughing speeds, change the starting conditions for finishing. The difference between the infeed end point and the measuring device switch-off point increases, among other things, with increasing wear of the dressing diamond and increasing heat trend.
Ziel der Erfindung ist die Überwachung des Schleifprozesses bei Ausfall der Steuerung oder einzelner Messkontakte mit entsprechender Fehleranzeige zur Vermeidung von Ausschussschleifen und Havarievorbeugung. Des weiteren soll mit der Erfindung ein einfaches Verfahren zum Einrichten des Prozessablaufes mit der Anpassung der Programmsteuerung an die Messsteuerung erreicht werden. The aim of the invention is to monitor the grinding process in the event of failure of the control or individual measuring contacts with a corresponding error display to avoid rejects grinding and prevent accidents. Furthermore, the invention is intended to achieve a simple method for setting up the process flow by adapting the program control to the measurement control.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prozessüberwachung an CNC-gesteuerten Innenrund-schleifmaschinen vorzuschlagen, dass beim Ausfall eines The invention is based on the object of proposing a method for process monitoring on CNC-controlled internal cylindrical grinding machines that if a
Messkontaktes der Schleifprozess zu Ende geführt wird, Measuring contact the grinding process is completed,
ohne dass das gerade geschliffene Werkstück Fertigungsfehler aufweist. Es ist des weiteren Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Anpassen des Programmablaufes an die Messsteuerung im Einrichtzyklus zu erreichen. without the workpiece that has just been ground showing manufacturing defects. It is a further object of the invention to achieve a simple adaptation of the program sequence to the measurement control in the set-up cycle.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angeführten Merkmale gekennzeichnet. Damit ist der Programmablauf der Zustellung mit der Messsteuerung direkt überlagert, wobei bei den folgenden Schleifzyklen Abweichungen beider Steuerungen untereinander nur in einem bestimmten programmierten Differenzbetrag zugelassen werden. Hierdurch ist die Ausgangsbasis zur automatischen Überwachung des Schleifzykluns gegeben. Bei Ausfall eines, mehrerer oder aller Messkontakte kann ein Fertigschleifen des auf der Maschine befindlichen Werkstückes mittels der beim vorhergehenden Werkstück aktualisierten Programmsteuerung erfolgen. Die auftretende Massstreuung entspricht maximal dem programmierten Differenzbetrag. Damit wird ein Ausschussschleifen vermieden. The inventive method is characterized by the features stated in the characterizing part of the patent claim. The program sequence of the infeed with the measuring control is thus directly superimposed, with deviations between the two controls being permitted in the following grinding cycles only to a certain programmed difference. This provides the basis for the automatic monitoring of the grinding cycle. If one, several or all measuring contacts fail, the workpiece on the machine can be finish-ground using the program control updated for the previous workpiece. The dimensional scatter that occurs corresponds at most to the programmed difference. This avoids regrinding.
Als erstes soll auf die Bearbeitung von Werkstücken mit unterschiedlichen Werkstoffhärten, Schleifaufmassen und Schleifkörperabrieben eingegangen werden. Zur Bearbeitung solcher Werkstücke werden zur optimalen Steuerung des Schleifzyklus mehrere Messkontakte eingesetzt. Der Schleifzyklus ist sowohl in der Schruppphase als auch in der Schlichtphase in mehrere Zustell- und Ausfeuerbereiche unterteilt, die durch entsprechende Programmpunkte erfasst sind. Der erste Messkontakt wird vor dem programmierten Endpunkt der Schruppzustellung gesetzt. Wird dieser erste Messkontakt nicht vor dem ersten, programmierten Punkt der CNC-Zustellung erreicht, erfolgt eine weitere Zustellung bis zu diesem Punkt, und es wird eine Ausfeuerphase eingeleitet. Bei Nichterreichen oder Erreichen eines zweiten Messkontaktes am Ende der Ausfeuerzeitstufe nach dem Schruppen erfolgt automatisch der Rücklauf der Zustellung in Abrichtstellung mit anschliessendem Abrichten und gleichzeitiger Fehleranzeige für den ersten oder beider Messkontakte. Wird der erste Messkontakt erreicht, aber der zweite schaltet nicht nach Ablauf der Ausfeuerphase, erfolgt eine Zustellung mit Schlichtgeschwindigkeit bis zum programmierten Endpunkt der Schruppzustellung mit anschliessendem Ausfeuern. Das Nichterreichen des zweiten Messpunktes bewirkt ebenfalls einen Rücklauf der Zustellung zum Abrichten und es erfolgt eine Fehleranzeige. Die Schlichtphase kann zum Beispiel für zwei Zustellgeschwindigkeiten mit anschliessendem Ausfeuern ausgelegt sein, wobei die Messkontakte vor die jeweiligen Endpunkte gesetzt sind. Erfolgt keine Schaltung durch diese Messkontakte, so wird bis zu den programmierten Endpunkten der Zeilzyklen weitergeschliffen. Der Ausfall der Messkontakte wird jeweils angezeigt. Durch die Überlagerung der direkten Messsteuerung mit der indirekten CNC-Steuerung ist gewährleistet, dass der Schleifzyklus bei Ausfall der Messkontakte für diesen Bereich von der CNC-Steuerung übernommen wird. Das heisst, dass jedes Werkstück masshaltig zu Ende geschliffen wird und dass dann erst der Schleifprozess unterbrochen wird, um den Messkontakt neu zu justieren bzw. eine Fehleranalyse durchzuführen. Durch die Überlagerung der zwei Steuerungsabläufe treten zwangsläufing immer Differenzen zwischen dem Abschaltpunkt des Messsteuergerätes und dem programmierten Schaltpunkt der CNC-Steuerung auf, da die Messkontakte als primäre Schleifzyklusüberwacher immer vor den programmierten Schaltpunkten liegen. Da der Abstand zwischen dem Istwert des Messgerätes und dem Sollwert des programmierten Schaltpunktes immer kleiner als die Bearbeitungstoleranz gewählt wird, kann bei Ausfall eines Messkontaktes das Werkstück masshaltig über die pro2 First of all, the processing of workpieces with different material hardness, grinding dimensions and abrasive wear is to be discussed. To process such workpieces, several measuring contacts are used to optimally control the grinding cycle. Both in the roughing phase and in the finishing phase, the grinding cycle is subdivided into several delivery and firing areas, which are covered by corresponding program items. The first measuring contact is placed before the programmed end point of the roughing feed. If this first measuring contact is not reached before the first, programmed point of the CNC infeed, another infeed takes place up to this point and a sparking-out phase is initiated. If a second measuring contact is not reached or reached at the end of the firing time stage after roughing, the infeed is automatically returned to the dressing position with subsequent dressing and a simultaneous error display for the first or both measuring contacts. If the first measuring contact is reached, but the second one does not switch after the firing phase has elapsed, delivery is carried out at the finishing speed up to the programmed end point of the roughing feed with subsequent firing. Failure to reach the second measuring point also causes the infeed to return for dressing and an error message is displayed. The finishing phase can be designed, for example, for two infeed speeds with subsequent firing, the measuring contacts being placed in front of the respective end points. If there is no switching through these measuring contacts, grinding is continued up to the programmed end points of the line cycles. The failure of the measuring contacts is indicated in each case. The overlay of the direct measurement control with the indirect CNC control ensures that the grinding cycle is taken over by the CNC control in this area if the measurement contacts fail. This means that each workpiece is ground to size and that the grinding process is only interrupted in order to readjust the measuring contact or carry out a fault analysis. Due to the overlapping of the two control processes, there are always differences between the switch-off point of the measuring control device and the programmed switching point of the CNC control, since the measuring contacts as primary grinding cycle monitors are always in front of the programmed switching points. Since the distance between the actual value of the measuring device and the setpoint of the programmed switching point is always chosen to be smaller than the machining tolerance, the workpiece can be dimensionally correct via the pro2
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grammierten Schaltpunkte zu Ende geschliffen werden. Gleichzeitig erfolgt ein laufender Vergleich des Istwertes des Messgerätes mit dem Sollwert der CNC-Steuerung bezüglich seines vorgegebenen Differenzbetrages in seiner Trendentwicklung. Daraus ergeben sich dann nach Auswertung durch den Rechner Korrekturen der betreffenden Programmpunkte der Zustellachse bei fester Abrichtbasis zur z.B. Kompensation des Abrichtdiamantverschleisses und des Wärmetrends in der Fertigung. Der gesamte Zustellzyklus der Programmsteuerung wird durch die automatische Korrektur laufend an die Messsteuerung angepasst. Für Werkstücke mit normalem Fertigungsablauf werden Schleifzyklen mit einem Messkontakt bei direkter Nullmassabschaltung des Messgerätes bzw. bei indirekter Nullmassabschaltung des Messgerätes im Schlichten mit anschliessender vorgewählter und konstanter Ausfeuerzeit vorgeschlagen. Hierzu ist eine Nullmassangleichung in vorher beschriebener Weise unbedingt erforderlich, da eine Überwachung der hierbei programmierten Teilzyklen durch Messkontakte nicht erfolgt. Um konstante Ausgangsbedingungen zur Erreichung des Fertigmasses und gleichbleibender Qualität zu erhalten, müssen alle vorangehenden Programmpunkte einen bestimmten Abstand zum Nullmass haben, der durch die Korrektur vom letzten Schaltpunkt, dem Abschaltpunkt des Schleifzyklus zum Messkontakt konstant gehalten wird. Diese Bedingungen sind Voraussetzung für den Einsatz von CNC-Messgeräten für das Mehrpositionsschleifen. programmed switching points are ground to the end. At the same time, there is an ongoing comparison of the actual value of the measuring device with the target value of the CNC control with regard to its predetermined difference in its trend development. After evaluation by the computer, this then results in corrections of the relevant program points of the infeed axis with a fixed dressing base for e.g. Compensation for dressing diamond wear and heat trends in production. The entire delivery cycle of the program control is continuously adapted to the measurement control by the automatic correction. For workpieces with a normal production process, grinding cycles with a measuring contact are suggested with direct zero-mass shutdown of the measuring device or with indirect zero-mass shutdown of the measuring device in finishing followed by a pre-selected and constant spark-out time. For this purpose, a zero mass adjustment in the manner described above is absolutely necessary, since the partial cycles programmed here are not monitored by measuring contacts. In order to obtain constant starting conditions for achieving the finished dimension and constant quality, all previous program points must have a certain distance from the zero dimension, which is kept constant by the correction from the last switching point, the switch-off point of the grinding cycle to the measuring contact. These conditions are a prerequisite for the use of CNC measuring devices for multi-position grinding.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Die zugehörigen Diagramme zeigen in The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. The associated diagrams show in
Fig. 1 einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung von n Messkontakten, 1 shows a grinding cycle curve using n measuring contacts,
Fig. 2 einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung eines Messkontaktes mit direkter Nullmassabschaltung und Fig. 2 shows a grinding cycle curve using a measuring contact with direct zero-mass cut-off and
Fig. 3 einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung eines Messkontaktes mit indirekter Nullmassabschaltung. Fig. 3 shows a grinding cycle using a measuring contact with indirect zero-mass cut-off.
In der Abszisse (Fig. 1) ist der zeitliche Ablauf dargestellt, in der Ordinate die Entwicklung der Zustellbewegung. Der Gesamtzyklus teilt sich in die Teilzyklen Schruppen und Schlichten mit jeweils nachfolgendem Ausfeuern, wobei zwischen Schruppzyklus ein Rücklauf der Zustellung in die feste Abrichtstellung vorgesehen ist, um ein Zwischenabrichten des Schleifkörpers durchführen zu können. Die Aufteilung der einzelnen Programmschaltpunkte erfolgt von P0 als Ausgangspunkt bis Pg in diesem speziellen Fall. Dabei zeigen die durchgezogene Linie den programmierten Schleifzyklusverlauf und die gestrichelte Linie Zyklusverlauf über Messsteuerung. Von Po bis Pi erfolgt nach dem programmierten Schleifzyklusverlauf der erste Werkstückkontakt des Schleifkörpers. Es folgen dann die Schruppbeträge, wobei, wie aus dem Diagramm zu ersehen ist, die Schruppzustellgeschwindigkeit mit dem Erreichen eines Programmabschaltpunktes P2, P3 immer geringer wird. Ähnlich ist die Schlichtzustellung aufgeteilt. Die Zeitbeträge für das Ausfeuern sind fest eingegeben. Der programmierte Schleifzyklusverlauf ist so aufgebaut, dass in Stufungen bis zum Messkontakt MK1, bei um den Differenzbetrag höher liegenden Programmschaltpunkt P4, die Schruppzustellung erfolgt. Anschliessend folgt ein fester Zeitbetrag für das Ausfeuern zur Entlastung 5 des Systems Werkstück — Werkzeug — Maschine bis MK2 mit nachfolgendem Rücklauf zum Abrichten des Schleifkörpers. Nach dem Abrichten erfolgt ein Vorlauf bis kurz unterhalb P4, also mit Sicherheitsbetrag. Jetzt beginnt das Schlichten mit z.B. zwei gestuften Zustellgeschwindigkeiten bis zum 10 Messkontakt MK4 vor Programmschaltpunkt P5. Es folgt ein fest eingegebener Betrag für das Ausfeuern bis zum MK5 - Fertigmass vor Pô - mit anschliessendem Rücklauf in Ausgangsstellung Po- Hierzu ist die Überlagerung des programmierten Schleifzyklusverlaufes mit dem Zyklusverlauf 15 über Messsteuerung mit n Messkontakten erkennbar. Dazu werden die Messkontakte MK1 bis MK5 gesetzt. Diese Messkontakte liegen jeweils um einen vorgegebenen Differenzbetrag, der kleiner als die Fertigungstoleranz sein muss, vor den Programmschaltpunkten. So schaltet der Messkon-20 takt MK1 kurz vor P4. Es folgt ein anschliessendes Ausfeuern bis MK2. Ist MK1 nicht gekommen, wird bis P4 geschliffen und anschliessend ausgefeuert. Der Ausfall von MK1 wird signalisiert. Kommt MK2 nicht, erfolgt eine weitere Zustellung mit Schlichtgeschwindigkeit auf P4 sowie ein an-25 schliessendes Ausfeuern und der Rücklauf zum Abrichten mit Fehlanzeige für MK2. Das gleiche wiederholt sich praktisch für die Messkontakte MK3 bis MK5. Die Diagramme nach den Fig. 2 und 3 stellen den gleichen Vorgang beim Schleifzyklusverlauf mit einem überlagerten Messkontakt 30 für die direkte Nullmassabschaltung des Messgerätes in der Schlichtphase mit anschliessender vorgewählter konstanter Ausfeuerzeit dar. Hierbei ist eine Nullmassangleichung unbedingt erforderlich, da eine Überwachung der Teilzyklen durch weitere Messkontakte nicht erfolgt. Um konstante 35 Ausgangsbedingungen zur Erreichung des Fertigmasses und gleichbleibende Qualitäten zu erhalten, müssen die vorangehenden Programmschaltpunkte einen bestimmten Abstand zum Nullmass haben. Diese Voraussetzung wird durch die Korrektur von Pô zum Messkontakt MK5 mit nachfolgen-40 der Korrektur von Pi bis P5 geschaffen. The time sequence is shown in the abscissa (FIG. 1) and the development of the infeed movement is shown in the ordinate. The overall cycle is divided into the sub-cycles roughing and finishing with subsequent firing, whereby a return of the infeed to the fixed dressing position is provided between the roughing cycle in order to be able to carry out an intermediate dressing of the grinding wheel. The individual program switching points are divided from P0 as the starting point to Pg in this special case. The solid line shows the programmed grinding cycle profile and the dashed line shows the cycle profile via measurement control. The first workpiece contact of the grinding wheel takes place from Po to Pi after the programmed grinding cycle. Then the roughing amounts follow, whereby, as can be seen from the diagram, the roughing feed rate becomes lower and lower when a program switch-off point P2, P3 is reached. The finishing delivery is divided similarly. The time amounts for firing are fixed. The programmed grinding cycle is structured in such a way that the roughing infeed takes place in steps up to the measuring contact MK1, with the program switching point P4 higher by the difference. This is followed by a fixed amount of time for firing to relieve the work piece - tool - machine system up to MK2 with subsequent return for dressing the grinding wheel. After dressing there is a run up to just below P4, i.e. with a safety amount. Now the finishing starts with e.g. two stepped infeed speeds up to 10 measuring contacts MK4 before program switching point P5. This is followed by a fixed amount for firing up to the MK5 - finished dimension before Pô - with a subsequent return to the initial position Po- For this purpose, the overlapping of the programmed grinding cycle profile with the cycle profile 15 can be recognized by measuring control with n measuring contacts. For this purpose, the measuring contacts MK1 to MK5 are set. These measuring contacts are each in front of the program switching points by a predetermined difference, which must be smaller than the manufacturing tolerance. The Messkon-20 takt switches MK1 shortly before P4. This is followed by firing up to MK2. If MK1 has not come, grinding is done to P4 and then fired. The failure of MK1 is signaled. If MK2 does not come, another infeed at finishing speed on P4, followed by firing and the return to dressing with no indication for MK2. The same is repeated practically for the measuring contacts MK3 to MK5. The diagrams according to FIGS. 2 and 3 represent the same process during the grinding cycle with a superimposed measuring contact 30 for the direct zero-mass switch-off of the measuring device in the finishing phase with subsequent preselected constant spark-out time. Here, a zero-mass adjustment is absolutely necessary, since the partial cycles are monitored by further Measuring contacts not made. In order to maintain constant starting conditions for achieving the finished dimensions and constant qualities, the previous program switching points must have a certain distance from the zero dimensions. This requirement is created by the correction from Pô to the measuring contact MK5 with subsequent-40 the correction from Pi to P5.
Die Vorteile des vorgeschlagenen Schleifverfahrens sind vor allem darin zu sehen, dass es möglich ist, ein Werkstück masshaltig fertigzuschleifen, selbst wenn ein Messkontakt ausfällt. Dies ist besonders wichtig bei der Fertigung von 45 Kleinserien mit einem hohen Anarbeitungsstand. Bisher mussten diese Werkstücke manuell fertigbearbeitet werden, was häufig zu Ausschuss führte. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass eine eindeutige Fehleranalyse der Messsteuerung ermöglicht wird. The advantages of the proposed grinding method can be seen primarily in the fact that it is possible to finish-grind a workpiece to size, even if a measuring contact fails. This is particularly important in the production of 45 small series with a high level of processing. Previously, these workpieces had to be finished manually, which often led to rejects. Another advantage is that a clear error analysis of the measurement control is made possible.
50 Des weiteren ist eine relativ einfache Anpassung beider Steuerungen untereinander im Einrichtzyklus durch automatische Übernahme der Schaltpunkte des Messgerätes in das CNC-Programm geschaffen. 50 Furthermore, a relatively simple adaptation of the two controls to one another in the set-up cycle is created by automatically transferring the switching points of the measuring device into the CNC program.
Durch den Einsatz von Messsteuerungen mit einem 55 Messkontakt ist die Voraussetzung für die Anwendung von CNC-Messgeräten für das Mehrpositionsschleifen gegeben. By using measuring controls with a 55 measuring contact, the prerequisite for the use of CNC measuring devices for multi-position grinding is given.
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PL | Patent ceased |