CZ298917B6 - Zpusob vedení procesu pri broušení obrobku jednímpruchodem a bruska, zejména pro provádení tohoto zpusobu - Google Patents

Abstract

Zpusob vedení procesu pri broušení obrobku (2) jedním pruchodem prostrednictvím brusného kotouce (10) na brusce se provádí tak, že obrobek (2) se v prubehu broušení prostrednictvím mericího cidla (13) merí na skutecný rozmer a tento zmerený skutecnýrozmer se prubežne automaticky koriguje na predepsaný rozmer, závislý na dobe broušení. Tento skutecný rozmer se merí prímo v oblasti záberu brusnéhokotouce (10) na obrobku (2) a brusný kotouc (10) a mericí cidlo (13) zustávají v prubehu broušení vuci sobe navzájem v jedné rovine. V prubehu broušení jedním pruchodem mericí cidlo (13) nepretržite dodává mericí signály do rídicí jednotky stroje. Brusný kotouc (10) je ovladatelný na základe techtomericích signálu rídicí jednotkou stroje tak, že je proveditelná korekce na predepsaný rozmer pri rízení v reálném case.

Description

Způsob vedení procesu při broušení obrobku jedním průchodem a bruska, zejména pro provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu vedení procesu při broušení obrobku jedním průchodem prostřednictvím brusného kotouče na brusce. Vynález se dále týká brusky pro provádění tohoto způsobu, která obsahuje brusný kotouč, upevněný v brusném vřeteníku, pro broušení jedním průchodem obrobku upevněného mezi pracovním vřetenem a hrotovou objímkou koníku, měřicí čidlo pro zjišťování rozměru broušeného obrobku a řídicí jednotku stroje.

Dosavadní stav techniky

Pomocí způsobů broušení známých a používaných v současné době a pomocí brusek pracujících těmito způsoby je již dosahováno vysoké přesnosti. V souladu s všeobecnou tendencí při výrobě konstrukčních součástí je při výrobním procesu pro snížení počtu zmetků zapotřebí jak kontroly procesu, tak i cíleného vedení tohoto procesu. S výhodou se již v průběhu vlastního brousicího procesu provádějí korigující zásahy, aby se trvale dosahovalo dobré kvality vyráběných obrobků.

Způsob podle spisu EP 0 562 632 je upraven na postup broušení válcových ploch, při němž se radiální přistavování provádí ve více stupních a probíhají dílčí postupy broušení nahrubo a broušení načisto. Tento stupňovitý průběh postupu broušení vyhovuje způsobu vedení procesu, při němž se odchylky od předepsaného rozměru nahoru a dolů vyrovnávají neustálým dodatečným korigováním na předepsaný rozměr v obou směrech. Odkazy na broušení válců jedním průchodem nejsou v tomto spise EP 0 562 632 obsaženy.

Spis US 5 371 975 dále obsahuje broušení válcových ploch válců prostřednictvím rotačního brusného kotouče, při němž se vnější průměr válce měří na skutečný rozměr. Tento naměřený skutečný rozměr se průběžně automaticky koriguje na předem stanovenou předepsanou hodnotu. Skutečný rozměr se měří v oblasti záběru brusného kotouče na obrobku a brusný kotouč i měřicí čidlo mohou podle jedné formy provedení ležet vůči sobě navzájem v jedné rovině. Dále je u tohoto známého způsobu upraveno v oblasti záběru brusného kotouče a válce i zařízení na měření teploty. Tím mohou být při broušení zohledňovány teplotou způsobené deformace válce a při výpočetním vyhodnocení v průběhu regulačního procesu přepočítány na pozdější provozní teplotu. Přídavek na broušení se proto ubírá v takové míře, aby při později panující provozní teplotě existovaly správné rozměry a deformace válce.

Další postupy pro měření procesu a pro řídicí zařízení procesu v reálném čase při broušení válcových ploch jsou popsány ve spisech US 5 347 761 a US 5 773 731, přičemž u obou těchto způsobů se určuje odchylka od předepsaného rozměru pomocí deformace, respektive průhybu, obrobku. Ani zde nelze z obou těchto způsobů seznat žádný návod, jak může být takové řízení procesu v reálném čase přeneseno na broušení jedním průchodem pro korekci skutečného rozměru na předepsaný rozměr při broušení válcových ploch.

Při zapichovacím broušení a při kyvadlovém broušení jsou známá měření procesu v reálném čase a řídicí zařízení procesu v reálném čase pro vedení procesu broušení. Při podélném broušení válců, které je rovněž označováno jako broušení válců jedním průchodem, nebylo doposud měření procesu a řízení procesu v reálném čase ještě realizováno proto, protože vnější průměr obrobku, který je vytvářen při broušení jedním průchodem, se brousí při podélném zdvihu, takže řízením měření nemohou být zjišťovány žádné podstatné mezikroky, aby potom bylo ještě možné ovlivňovat konečnou hodnotu.

- 1 CZ 298917 B6

V průběhu broušení jedním průchodem bylo toto broušení prováděno doposud pouze podle takzvaného měření až po provedeném obrobení a způsobem dodatečného řízení tohoto procesu. To však má nevýhodu v tom, že vnější průměr, který je již broušený, například lícované sedlo, již nemůže být následně zkorigován na obrobku, který je obráběn, když se broušení provede na skutečný rozměr, který je menší než předepsaný rozměr.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu proto je vytvořit způsob a brusku, pomocí nichž je možné v průběhu broušení jedním průchodem spolehlivě provádět korekci na požadovaný průměr, který má být broušen, jež budou průmyslově využitelné a u nichž způsob měření použitý pro měření procesu v reálném čase a způsob řízení procesu nebo měřicí zařízení pro něj použité nebudou vyžadovat prodloužení doby obrábění.

Uvedený úkol splňuje způsob vedení procesu při broušení obrobku jedním průchodem prostřed15 nictvím brusného kotouče na brusce, podle vynálezu, jehož podstatou je, že obrobek se v průběhu broušení prostřednictvím měřicího čidla měří na skutečný rozměr a tento změřený skutečný rozměr se průběžně automaticky koriguje na předepsaný rozměr, závislý na době broušení, přičemž tento skutečný rozměr se měří přímo v oblasti záběru brusného kotouče na obrobku a brusný kotouč a měřicí čidlo zůstávají v průběhu broušení vůči sobě navzájem v jedné rovině.

Uvedený úkol dále splňuje bruska, zejména pro provádění způsobu podle vynálezu, která obsahuje brusný kotouč, upevněný v brusném vřeteníku, pro broušení jedním průchodem obrobku upevněného mezi pracovním vřetenem a hrotovou objímkou koníku, měřicí čidlo pro zjišťování rozměru broušeného obrobku a řídicí jednotku stroje, přičemž podstatou vynálezu je, že měřicí čidlo zůstává v průběhu broušení v podstatě v jedné rovině tvořené obvodovou záběrovou oblastí brusného kotouče na obrobku a v průběhu broušení jedním průchodem nepřetržitě dodává měřicí signály do řídicí jednotky stroje, přičemž brusný kotouč je ovladatelný na základě těchto měřicích signálů řídicí jednotkou stroje tak, že je proveditelná korekce na předepsaný rozměr při řízení v reálném čase.

Způsob podle vynálezu tvoří způsob pro vedení procesu při broušení obrobku jedním průchodem prostřednictvím brusného kotouče brusky, přičemž podle vynálezu se v průběhu broušení permanentně, popřípadě průběžně, měří obrobek prostřednictvím měřicího čidla na skutečný rozměr a naměřený skutečný rozměr se průběžně koriguje na předem stanovený, na době broušení závislý předepsaný rozměr. To znamená, že korekce skutečného rozměru na dosahovaný předepsaný rozměr se uskutečňuje na základě naměřeného skutečného rozměru v reálném čase řízení brusky. Prostřednictvím takového zařízení v reálném čase se zabrání tomu, že dojde k obroušení obrobku na menší než stanovený rozměr. Tak lze podstatně snížit počet zmetků při výrobě obrobků. Dále je možné aktivně ovlivnit brousicí proces jeho řízením v reálném čase, čímž se opět redukuje, popřípadě optimalizuje, vstup tepla přiváděného do obrobku brusným kotoučem, čímž se jednak redukuje deformování obrobku způsobené teplem, které také může vést k nepřesnosti předepsaných rozměrů obrobku, a současně se také zmenšuje otěr brusného kotouče. Tak lze tedy celkově dosáhnout optimálních brousicích podmínek.

S výhodou se předepsaný rozměr předem stanoví jako časově závislá křivka předepsané hodnoty.

Tato časově závislá křivka předepsané hodnoty se přitom uloží do paměťové jednotky, která je s výhodou součástí řídicí jednotky stroje. V souladu s křivkou předepsané hodnoty se potom po permanentním, případně průběžném, stanovení odpovídajícího skutečného rozměru uskutečňuje korekce, takže brusný kotouč se přibližuje ke křivce předepsané hodnoty v závislosti na době broušení a tak se dosáhne požadovaného konečného obrysu obrobku.

S výhodou se skutečný rozměr měří bezprostředně v oblasti záběru brusného kotouče na obrobku. Pod pojmem bezprostředně v oblasti záběru brusného kotouče se přitom rozumí, že

-2CZ 298917 B6 měřicí čidlo, které vydává měřicí hodnotu v podobě měřicího signálu, je uspořádáno v rovině, která je tvořena záběrovým bodem brusného kotouče rotujícím na obrobku. Tím se s výhodou dosáhne toho, že se měření provádí bezprostředně na tom místě obrobku, na kterém je obrobek právě broušen, takže při nejmenších odchylkách od křivky předepsané hodnoty může okamžitě řídicí jednotka stroje uskutečnit korekci ve smyslu ke křivce předepsané hodnoty pro zabránění podbroušení.

S výhodou se průběžně měřený skutečný rozměr přenáší jako měřicí signál do řídicí jednotky stroje, na jehož základě se uskutečňuje korektura na předepsaný rozměr. To odpovídá řízení v reálné době, které je také označováno jako in-řízení postupu. Podle vynálezu je tak vytvořen způsob, u kterého lze řízení postupu v reálném čase realizovat u broušení jedním průchodem.

V souladu s tímto způsobem podle vynálezu se v průběhu broušení brusný kotouč dodatečně koriguje na předepsaný průměr obrobku.

V souladu se stanoveným broušeným obrysem obrobku je tento nejméně v jednom úseku broušen válcově nebo kuželovité. To znamená, že způsob podle vynálezu umožňuje jak válcové, tak také kuželové obrobky brousit s nejvyšší přesností na jejich vnějším obrysu na definovanou požadovanou předepsanou křivku.

Aby se zajistilo, že zjišťování změřené hodnoty, na její základě se uskutečňuje řízení v reálném čase, bylo prováděno vždy v oblasti záběru brusného kotouče, případě v záběrovém bodu brusného kotouče, který svou rotací na obrobku vytváří rovinu, pohybují se brusný kotouč a měřicí čidlo na obrobku navzájem synchronně. Je samozřejmě také možné, že brusný kotouč a měřicí čidlo pevně stojí a místo toho se pohybuje obrobek. Také v tomto případě se uskuteční takové vzájemné uspořádání brusného kotouče a měřicího čidla vůči sobě navzájem, že se zjišťování naměřené hodnoty vztahuje na ten bod na obrobku, na kterém se bezprostředně uskutečňuje brousicí proces. Zastavení stroje za účelem procesu měření nebo odstranění brusného kotouče od obrobku pro provádění měřicího procesu není u způsobu podle vynálezu potřebné.

Podle dalšího aspektu vynálezu má bruska podle vynálezu, která je určena zejména pro provádě30 ní výše popsaného způsobu, na brusném vřeteníku upevněný brusný kotouč pro broušení jedním průchodem, to je obvodové podélné broušení obrobku upevněného mezi pracovním vřetenem a hrotovou objímkou koníku. Toto měřicí čidlo pro zjišťování rozměrů broušeného obrobku a řízení stroje je podle vynálezu v průběhu broušení uspořádáno v podstatě v rovině tvořené na obrobku rotující záběrovou oblasti brusného kotouče a v průběhu broušení jedním průchodem nepřetržitě dodává měřicí signály do řídicí jednotky stroje, takže brousicí proces je proveditelný jako řízení postupu v reálném čase. Zařízením podle vynálezu je tak možné ovlivňovat bezprostředně v průběhu brousicího procesu bez časového zpoždění, to je řízením v reálném čase, brousicí proces, to je způsobu záběru brusného kotouče na obrobku, a to tak, že je možné udržovat v co nejužší oblasti tolerancí požadované konečné rozměry obrobku, čímž se zabrání podbroušení obrobku, což je zpravidla neakceptovatelné.

U dalšího výhodného vytvoření vynálezu je měřicí čidlo upevněno na měřicí hlavě, která je uspořádána sklopně na brusném vřeteníku. Prostřednictvím sklopné úpravy je možné měřicí hlavu přizpůsobit různým průměrům obrobku, přičemž je vždy zajištěné, že měřicí čidlo je na měřicí hlavě uspořádáno tak, že je upraveno vždy v rovině vytvářené v oblasti záběrového bodu brusného kotouče na obrobku. Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu je měřicí čidlo uspořádáno proti záběrové oblasti brusného kotouče na obrobku, to znamená s výhodou pod úhlem 180° proti záběrové oblasti brusného kotouče. Je však také možné uspořádat měřicí čidlo ve stanovém úhlovém odstupu na obvodu obrobku. Řízením postupu podle vynálezu v reálném čase ve spoje50 ní s řídicí jednotkou stroje na základě zjištěných skutečných hodnot, které jsou použity ke korekci předepsaných hodnot, je možné řídit stroj tak, že se vytváří požadovaný válcový tvar obrobku nebo kuželový tvar obrobku. To znamená, že broušení jedním průchodem podle vyná-3 CZ 298917 B6 lezu je použitelné jak pro válcové tvary obrobku, případě úseky obrobku, tak také pro kuželové tvary obrobku, případně úseky obrobku.

Přehled obrázků na výkresech

Další výhody, znaky a možnosti využití vynálezu jsou podrobněji vysvětleny na základě příkladů provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 je znázorněn půdorys brusky podle vynálezu ve schematickém vyobrazení s uvedením ío bezprostřední brousicí oblasti Y.

Na obr. 2 je znázorněn řez rovinou A-A uvedenou na obr. 1.

Na obr. 3 je znázorněn detailní pohled na brousicí oblast Y, uvedenou na obr. 1, a to ve zvětšeném měřítku.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je schematicky znázorněn půdorys vnější kruhové brusky, která pracuje způsobem broušení jedním průchodem, to je podélného broušení válců. Pro takový způsob broušení jedním průchodem jsou používány v axiálním směru tenké brusné kotouče s pojivém odolným proti otěru. Zvláštnost způsobu broušení jedním průchodem spočívá v tom, že se zpravidla odebírá úplný přídavek na broušení v jednom pracovním chodu v podélném brousicím procesu. Přitom je radiální přistavení brusného kotouče 10 v průběhu broušení shodné s radiálním přídavkem na broušení na obrobku 2. Tak, jak je známé, má vnější kruhová bruska pracovní vřeteník 1 s pra25 covním vřetenem 1 A, brusný stůl 3 a koník 4 s hydraulicky posouvatelnou hrotovou objímkou 4A koníku 4, kteréjsou uspořádány na strojovém loži 5. Brusný stůl 3 je v přední oblasti 20 lože 5 stroje upraven na vedeních, na kterých je ve směru osy Z axiálně pojízdný. Motorický pohon zde není znázorněn. Na brusném stole 3 uspořádaný pracovní vřeteník I s pracovním vřetenem IA je poháněn motoricky, přičemž pracovní vřeteno IA má na své přední oblasti špičku pro zachycování a přenos rotačního pohybu na obrobek 2. Koník 4 s hydraulicky posuvnou hrotovou objímkou 4A koníku 4 je také umístěn na brusném stole 3, přičemž hrotová objímka 4A koníku 4 má ve své přední oblasti vystřeďovací špičku pro uložení obrobku 2. Mezi špičkami pracovního vřetena IA a hrotové objímky 4A koníku 4 je obrobek 2 upnut, přičemž centrální osy pracovního vřetena JA, hrotové objímky 4A koníku 4, jakož i obrobku 2 jsou nasměrovány tak, že přesně navzájem lícují.

V zadní oblasti 21 lože 5 stroje je umístěn brusný vřeteník 6, který má pro svoje uložení hydrostatické vodicí elementy 7. Přistavení ve směru osy X, která je nasměrována v pravém úhlu vzhledem k ose Z, se uskutečňuje prostřednictvím motorového pohonu 8. V přední oblasti má skříň brusného vřeteníku 6 vřeteno 9 brusného kotouče 10, na kterém je uložen brusný kotouč 10.

Na skříni brusného vřeteníku 6 je upraveno měřicí ústrojí 11, které má rameno, které slouží pro uložení měřicí hlavy 12 pro měření průměru obrobku 2. Jedno nebo více měřicích čidel 13 pro zjišťování skutečného průměru obrobku 2 bezprostředně v průběhu brousicího opracovávání je uspořádáno v brousicí oblasti brusného kotouče 10 tak, že je aktuálně měřen vždy přímo broušený průměr. Tím se umožní zjišťovat bezprostředně v průběhu opracovávání na měřenou hodnotu a tak ještě korigovat, pokud je to nutné, přímo broušený průměr v průběhu tohoto pracovního procesu. To znamená, že dle tohoto měřicího procesuje řízení v reálném často, to znamená inřízení postupu práce, možné také pro broušení jedním průchodem, tj. obvodové podélné broušení.

Na obr. 2 je znázorněn bokorys v principiálním vyobrazení v řezu rovinou A-A z obr. 1. Z toho je patrné, že sklopné rameno 22, které unáší měřicí hlavu 12 s měřicími čidly 13 pro zjišťování

-4CZ 298917 B6 průměru broušeného obrobku 2, je umístěno na brusném vřeteníku 6. Prostřednictvím šipek 14 je znázorněna snímaná měřicí dráha měřicích čidel 13. Sklopné rameno 22 je čárkovaně znázorněno i v nazpět vykývnuté poloze 23. V této nazpět vykývnuté poloze 23 je možné odebrat obrobek 2 z brusky a lze upnout nový obrobek.

Na obr. 3 je ve zvětšeném měřítku znázorněn detail Y podle obr. 1. Z toho je patrné, že měřicí čidla 13 jsou uspořádána v podstatě proti bezprostřední záběrové oblasti brusného kotouče 10 na obrobku 2, přičemž měřicí hlava 12 unáší příslušná měřicí čidla 13, případně v takovém případě, kdy je upraveno jen jedno měřicí čidlo 13, unáší toto měřicí čidlo 13. Tím se zabezpečí, že je ío neustále měřen přesný přímo broušený průměr obrobku 2 a že prostřednictvím přivádění této naměřené hodnotě odpovídajícího měřicího signálu do řídicí jednotky stroje je záběrová poloha brusného kotouče 10 korigována tak, že vnější průměr obrobku 2, kterým může být zejména úložné sedlo, se koriguje na požadovaný předepsaný rozměr.

Měřicí čidla 13 jsou přitom z hlediska tloušťky brusného kotouče 10 uspořádána navzájem protilehle k němu tak, že naměřená hodnota je snímána bezprostředně za vlastním záběrovým bodem brusného kotouče 10, který následuje za značkou opotřebení, to je opotřebovávanou hranou brusného kotouče 10. To znamená, že naměřené hodnoty jsou snímány na obvodové čáře brusného kotouče 10 protilehle k brusnému kotouči 10.

Měření prostřednictvím měřicích čidel 13 se přitom uskutečňuje tak, že v průběhu přistavování brusného kotouče 10 na obrobek 2 se měří průběžně. Jakmile se dosáhne předepsaného rozměru, posune se obrobek 2 stanoveným posuvem v podélném směru v souladu s broušením jedním průchodem. Přitom jsou průběžně naměřené hodnoty předávány do řídicí jednotky stroje, takže broušený průměr obrobku 2 je v průběhu broušení plynule korigovatelný. Podle provedení zařízení je možné brousit na obrobku 2 jak válcové, tak kuželové vnější průměry.

Způsobem měření podle vynálezu, jakož i bruskou realizující způsob podle vynálezu, lze dosáhnout při broušení jedním průchodem podstatně vyšší spolehlivosti procesu než u dosavadního stavu techniky u známých dodatečných řízení procesu. Současně se také optimalizuje vzájemné tepelné chování brusného kotouče 10 a obrobku 2, protože je stále měřeno v průběhu vlastního brousicího procesu a odchylky od předepsané hodnoty jsou přímo a okamžitě kompenzovány.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   40 1. Způsob vedení procesu při broušení obrobku (2) jedním průchodem prostřednictvím brusného kotouče (10) na brusce, vyznačující se tím, že obrobek (2) se v průběhu broušení prostřednictvím měřicího čidla (13) měří na skutečný rozměr a tento změřený skutečný rozměr se průběžně automaticky koriguje na předepsaný rozměr, závislý na době broušení, přičemž tento skutečný rozměr se měří přímo v oblasti záběru brusného kotouče (10) na obrobku (2) a brusný

   45 kotouč (10) a měřicí čidlo (13) zůstávají v průběhu broušení vůči sobě navzájem v jedné rovině.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že předepsaný rozměr se předem stanoví jako časově závislá křivka předepsané hodnoty.

   50
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že průběžně měřený skutečný rozměr se přenese do řídicí jednotky stroje jako měřicí signál, na jehož základě se uskuteční korekce na předepsaný rozměr.

   -5CZ 298917 B6
4. 4. Způsob podle jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že v průběhu broušení se brusný kotouč (10) dodatečně koriguje na předepsaný průměr obrobku (2).
5. 5. Způsob podle jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že obrobek (2) se

   5 nejméně vjednom úseku brousí válcově.
6. 6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obrobek (2) se nejméně vjednom úseku brousí kuželovité.

   ío
7. 7. Bruska, zejména pro provádění způsobu podle jednoho z nároků 1 až 6, která obsahuje brusný kotouč (10), upevněný v brusném vřeteníku (6), pro broušení jedním průchodem obrobku (2) upevněného mezi pracovním vřetenem (1A) a hrotovou objímkou (4A) koníku (4), měřicí čidlo (13) pro zjišťování rozměru broušeného obrobku (2) a řídicí jednotku stroje, vyznačující se tím, že měřicí čidlo (13) zůstává v průběhu broušení v podstatě v jedné rovině tvořené

   15 obvodovou záběrovou oblastí brusného kotouče (10) na obrobku (2) a v průběhu broušení jedním průchodem nepřetržitě dodává měřicí signály do řídicí jednotky stroje, přičemž brusný kotouč (10) je ovladatelný na základě těchto měřicích signálů řídicí jednotkou stroje tak, že je proveditelná korekce na předepsaný rozměr při řízení v reálném čase.

   20
8. 8. Bruska podle nároku 7, vyznačující se tím, že měřicí čidlo (13) je upevněno na měřicí hlavě (12), která je uspořádána sklopně na brusném vřeteníku (6).
9. 9. Bruska podle nároku 7 nebo 8, vyznačující se tím, že měřicí čidlo (13) je uspořádáno proti záběrové oblasti brusného kotouče (10) na obrobku (2).
10. 10. Bruska podle jednoho z nároků 7 až 9, vyznačující se tím, že brusný kotouč (10) je řídicí jednotkou stroje ovladatelný tak, že je vytvořítelný požadovaný předepsaný válcový tvar obrobku (2).

    30 11. Bruska podle jednoho z nároků 7 až 10, vyznačující se tím, že brusný kotouč (10) je řídicí jednotkou stroje ovladatelný tak, že je vytvořitelný požadovaný předepsaný kuželový tvar obrobku (2).