DD148603A5 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlich automatischen zustellen eines setzstockbackens zur halterung eines werkstueckes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Genauschleifen von zwischen Spitzen gehaltenen Werkstuecken, deren axiale Abweichung ausgeglichen wird. Ziel sind ein entsprechendes praezises und oekonomisches Verfahren und eine universell einsetzbare Vorrichtung. Dazu ist der Zustellweg von Setzstockbacken durch Vergleichsmessungen zu steuern. Nach der Erfindung wird wenigstens ein Setzstockbacken an das Werkstueck herangefuehrt und kurz vor dem Anliegen auf einen langsamen Vorlauf umgeschaltet. Danach erfolgt ein Vorschub um einen festen Wert. Nach Einsetzen des diametral gegenueberliegenden Schleifwerkzeugs werden, durch Abgreifen des Werkstueckdurchmessers gesteuert, Setzstockbacken und Schleifwerkzeug synchron gegeneinanderbewegt, bis der Ist-Durchmesser erreicht ist. Die Erfindung kann bei der Feinbearbeitung runder Werkstuecke eingesetzt werden.

Description

Berlin, 25· 4. 1980 AP B 24 B / 218 442 . _Λ ' 56 842/26

2 1 8442 -«-

Verfahren und Vorrichtung zum Zustellen wenigstens eines Setzstockbackens an ein Werkstück

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Genauschleifen runder Werkstücke, z. B, Wellen oder Kurbelwellen, v/obei die Werkstücke freihängend, z, B. zwischen Zentrierspitzen, eingespannt sind und auftretenden Kräften, wie z, B, dem Eigengewicht des Werkstückes oder dem Anpreßdruck der Schleifscheibe, so entgegengewirkt wird, daß das Werkstück stets in axialer Bearbeitungslage gehalten wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens«)

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekanntlich ist beim Schleifen von zylindrischen Werkstücken das Durchbiegen, insbesondere instabiler Wellen oder Kurbelwellen und dergleichen, außerordentlich problematisch. Einerseits ist das schon durch das Eigengewicht des eingespannten Werkstückes für sich allein gegeben, wozu darüber hinaus die Radialkraft des Schleif v/erkzeuges und die bei der Bearbeitung durch das rotierende Schleifwerkzeug zusätzlich auftretende Tangentialkraft kommen. Es kann aber auch eine schlanke Welle oder ein flexibles Werkstück - als Knickstab betrachtet - durch den axialen Spitzendruck der angefederten Reitstockspitze ausknicken. Alle diese das zu bearbeitende Werkstück beeinflussenden Kraftkomponenten bringen es aus seiner achsgerechten Lage. Dies ist zwar optisch kaum oder gar nicht wahrnehmbar, meßtechnisch jedoch einwandfrei als Durchbiegung und so als außer der Achse des Werkstückes

25· 4- 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

218442 -2-

liegend nachweisbar· Dadurch wird der Schleifvorgang für ein Werkstück, dessen Ist-Durchmesser oftmals bis zu einem Mikron (Mikrometer)'genau abgeschliffen werden bzw· das mit geringem Radialschlag und möglichst genau rund geschliffen werden muß, ganz wesentlich beeinflußt und das zu bearbeitende Werkstück für die weitere Verwendung unbrauchbar gemacht· Zur weitestgehenden Vorbeugung gegen diese auf die verschiedenen vorstehend angeführten Paktoren zurückzuführende Außerachsbringung eines zu bearbeitenden Werkstückes, im weiteren kurz Durchbiegung genannt, wird in -herkömmlicher Weise mit Beaufschlagung des Werkstückes mittels der Durchbiegung entgegenwirkenden Kräften durch Verwendung eines Setzstockes, auch Lünette genannt, begegnet. In einfachster Weise werden diese an entsprechenden Stellen des Werkstückes von Hand aus angestellt· Das erfordert aber eine außerordentlich große Erfahrung und Fingerspitzengefühl, so daß es nur von qualifizierten Arbeitskräften durchgeführt v/erden kann·

Aber auch dem sind insofern Grenzen gesetzt, die einerseits durch die Größe des Werkstückes und andererseits durch große Präzisionserfordernisse in bezug auf Kreisformfehler am Werkstück (Werkstückdurchmesser-Toleranzen) im Mikron-Bereich bedingt sind· Es sind auch schon automatisch durch Impuls über Schrittmotore gesteuerte sogenannte Nachlaufsetzstöcke bekannt, mit denen sowohl sehr große Werkstücke und gleichermaßen auch kleine für große Meßgenauigkeit beim Bearbeiten in Achse gehalten werden können· In diesem Pail werden ein unterer und ein oberer Setzstockbacken nach bekannter Art zur durchbiegungskorrigierenden Stützung an das Werkstück herangeführt und daran angedrückt. In weiterer Folge werden sie durch einen über Meßfühler gesteuerten Schrittmotor nach Maßgabe des erfolgten Abschliffs dem zu bearbeitenden Werkstück kontinuierlich zugestellt· Die Meßfühler liegen zu

25. 4, 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

218442 -3-

diesem Zweck ebenfalls auf der Werkstücksoberfläche auf und setzen die beim Abschliff sich ergebende kontinuierliche Durchmesserverjüngung der Welle in Impulse um, die den Schrittmotor zum kontinuierlichen Zustellen der Setzstockbacken auf das zu bearbeitende Werkstück hinsteuern· Der Werkzeugschlitten mit der darauf befindlichen Schleifscheibe wird unabhängig davon nach einem vorprogrammierten Vorschub bis zum Erreichen des gegebenen abzuschleifenden Ist-Durchmessers dem Werkstück ebenfalls kontinuierlich in mehreren Vorschubstufen oder einem sich entsprechend ändernden Vorschub (Adaptive Controll) zugeführt. Eine derartige Anordnung, die der heutigen Präzision beim Schleifen von Werkstücken vorstehend erwähnter Art zv/ar genügt, hat aber neben dem in wirtschaftlicher Hinsicht erheblichen Aufwand an Material und Aufbau technisch noch den großen Nachteil, daß damit nicht alle Wellen, insbesondere Kurbelwellen, sowie kleinere Wellen mit schmal zu bearbeitenden Lagersitzen bearbeitet v/erden können, da das Unterbringen der Setzstockbacken einerseits sowie der dazu unerläßlichen Abfühlorgane bzw. Meßfühler andererseits vielfach nicht möglich ist.

Darüber hinaus sind derartige Anordnungen jeweils an einer Schleifmaschine fest aufmontiert. Demgemäß sind sie auch nur für Wellen und dergleichen einer mit dieser Schleifmaschine zu bearbeitenden Durchmesserkategorie verwendbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Halten der zu bearbeitenden Werkstücke in Axiallage beim Rundschleifen, die entsprechend der Größe und Präzisionserfordernisse der Werkstücke universell einsetzbar sind, wobei eine Nachstellung analog der Werkstoffabnähme automatisch und kontinuierlich erfolgt. Die Vorrichtung soll unkompliziert

25. 4. 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

218442

und in geringer Baugröße ausgeführt und für verschiedene Durchmesserbereiche einsetzbar sein. Ein Nachrüsten von Schleifmaschinen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll ermöglicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zustellen wenigstens eines Setzstockbackens beim Schleifen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit , einer Steuerung des oder der Setzstockbacken durch Impulse von Meßfühlern über Schrittmotore auf das Werkstück zu schaffen, bei denen der Zustellweg der Setzstockbacken durch Vergleichsmessungen der sich ergebenden Änderung des Werkstückdurchmessers während des Abschleifens bestimmt wird.

Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zum kontinuierlich automatischen Zustellen wenigstens eines Setzstockbackens zur Halterung eines Werkstückes, z. B. einer Welle oder Kurbelwelle, in ihrer Achse beim Schleifen der Werkstückoberfläche, durch das ein zwischen zwei Halterungen, z. B. zwei Zentrierspitzen eingespannt frei hängendes Werkstück entgegen der Kraft des Eigengewichtdurchhanges, der Andrückbzw. Radialkraft des Werkzeuges, z. B. einer Schleifscheibe, sowie den bei Bearbeitung des Werkstückes zusätzlich auftretenden tangentialen und radialen Kraftkomponenten achsgerecht beaufschlagt wird, die Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens ein Setzstockbacken an das Werkstück herangeführt und kurz vor Anliegen auf der Werkstückoberfläche ein ihm zugeordneter Schrittmotor durch ein im Backen- bzw. Anliegebereich vorgesehenes Fühlorgan auf langsamen Vorlauf umgeschaltet, und daß die Setzstockbacken anschließend vom Schrittmotor senkrecht zur Mittelachse des Werkstückes bis auf einen vorgegebenen Wert vorgeschoben werden und nun das

25. 4..1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

21844 2 -5-

Werkstück durch ein einem Setzstockbacken diametral gegenüberliegendes, durch einen weiteren Schrittmotor gegenläufig zum diametral gegenüberliegenden Setzstockbacken vorschiebbares Werkzeug spanabhebend geschliffen wird, wobei, sobaü der Setzstockbacken den gleichen Durchmesser wie die Schleifscheibe bzw. einen durch ein Wegerfassungssystem des Setzstockbackens korrigierten Durchmesser abgreift, der Setzstockbacken von einer Geschwindigkeit V₂ auf Synchronlauf umgeschaltet wird, so daß von nun ab der Setzstockbacken und der diesem diametral gegenüberliegende Schleifschütten mit dem Schleifwerkzeug bis zum Erreichen eines vorgegebenen Ist-Durchmessers des Werkstückes synchron zueinanderlaufen, und daß bei Erreichen dieses Ist-Durchmessers der Vorschub beiderseits angehalten wird und Setzstockbacken sowie Schleifschlitten gegenseitig auseinanderlaufen.

Nach einer anderen denkbaren Ausführungsform können dem oberen und dem unteren Setzstockbacken jeweils für sich ein Impulsgeber, eine elektronische Computereinheit und ein Wegerfassungssystem zur Steuerung eines jedem Setzstockbacken zugehörigen Schrittmotors zugeordnet sein. Dadurch kann jeder Setzstockbacken für sich allein durch eigene Impulsgebung an das Werkstück heran- bzw· von diesem wieder v/eggeführt werden«

Der Abgleich des Wegerfassungssysterns des Setzstockbackens an der bereits auf den Ist-Durchmesser geschliffenen Welle erfolgt so, daß ein federvorgespannter Stift als Meßfühler in einem Setzstockbacken angeordnet ist und auf der vorgespannten Welle aufliegt. Bei Entspannung der Welle folgt er deren Bewegungen synchron bis zur endgültigen Entspannung. Bei völliger Entspannung liegt der Meßfühler auf der Welle auf und wird bei weiterem Rücklauf der Stockpinole von dieser

25. 4. 1980 . AP B 24 B / 218 442 < 56 842/26

218442 - 6 -

abgezogen. Dadurch federt der freigegebene Stift aus dem Setzstockbacken heraus und löst dadurch einen elektrischen Impuls aus, der als Ist-Durchmesser der Welle gespeichert wird. ^:

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bestehend aus wenigstens einem Setzstockbacken, sowie einem diesem im wesentlichen diametral gegenüberliegend angeordneten Schleifschlitten mit daran drehbar gelagerter Schleifscheibe und einem die Setzstockbacken zum Werkstück hin- und davon vdßder wegbewegbaren ersten Schrittmotor sowie" gleichermaßen einem den Schleifschlitten zum Werkstück hin- und wieder wegbewegbaren zweiten Schrittmotor, ist gekennzeichnet durch einen oberen Setzstockbacken und gegebenenfalls einen in mechanischer Wirkverbindung mit diesem stehenden unteren Setzstockbacken, v/obei im oberen Setzstockbacken im Bereich der diametralen Achse (oberer Setzstockbacken - Bearbeitungswerkzeug) ein Meßgeber und eine diesem nachgeordnete elektronisch gesteuerte Computereinheit mit zwei Wegerfassungssystemen die in Relation zu einem eingespeisten Ist-Durchmesser des Werkstückes in jeweilig vergleichender Messung mit dem jeweils augenblicklichen Soll-Durchmesser einerseits den Vorschub des bzw, der Setzstockbacken und andererseits den Vorschub des SchleifSchlittens über die Schrittmotore steuern und schließlich bei Erreichen des Istwert-Durchmessers diese stoppen·

Am Reitstock kann eine Zylinderkompensationseinrichtung vorgesehen sein, die ein Wegerfassungssystem und einen Stelltrieb zur Steuerung aufweist.

Von den beiden Setzstockbacken soll wenigstens einer für sich verstell- bzw, nachjustierbar sein.

25. 4. 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

218442 -τ-

Die Vorrichtung ist zweckmäßigerweise mit einer Überwachungsanordnung ausgestattet, die eine Anzeige für den Verschleiß der Setzstockbacken und des Meßstiftes besitzt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert v/erden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Pig· 1 : den in einer andeutungsweise gezeichneten Schleifmaschine auf ein Werkstück während der Bearbeitung einwirkenden Kräfteverlauf;

Pig« 2: eine zwischen zwei Zentrierspitzen einer Schleifmaschine aufgehängte Welle;

Pig« 3: ein Teilstück eines Setzstockes mit Setzstockbacken und Meßfühler, mit Schnitt im vorderen Backen- bzw· Anliegebereich;

Pig· 4: die elektronischen, durch den Meßfühler im Setzstockbacken gesteuerten Schaltstationen sowie Antriebsmittel und

Pig. 5: eine schematische Diagrammdarstellung zur Reitstockkorrektur.

Im Prinzip ist ein Meßfühler 1 mit einem Impulsgeber 2 verbunden, über den ein Schrittmotor 3 in seinen einzelnen Schaltstufen zum Bewegen miteinander verbundener Setzstockbacken, und zwar einem oberen Setzstockbacken 4 und einem unteren Setzstockbacken 5, geschaltet wird. Sobald der den Meßfühler 1 tragende Setzstockbacken 4 an ein Werkstück, z. B. eine Welle 6, herangeführt ist und der Meßfühler 1 damit in Wirkverbindung kommt, wird ein Impuls ausgelöst, durch den der Schrittmotor 3 von hoher Zulaufgeschwindigkeit

25, 4. 1980 AP B 24 B / 218 442 ·' 56 842/26

218442 .β-

V- der Setzstockbacken 4; 5 auf eine niedrige Vp umschaltet· In weiterer Folge wird von einem Vorwahlzähler 7 durch einen darin bereits vorgewählten Impuls ein einer empirisch ermittelten Gegenkraft für die Durchbiegung D der zu bearbeitenden Welle 6 entsprechender Vorschub der Setzstockbacken 4; 5 gesteuert, so daß die Welle 6 vorerst statisch in Achse X-X gebracht wird· Nun wird ein Schleifschlitten 8 mit einer Schleifscheibe 9 durch einen zweiten Schrittmotor 10 an die Welle 6 herangebracht. Während des SchleifVorganges werden die Setzstockbacken 4; 5 durch den ersten Schrittmotor-3 einerseits und die Schleifscheibe 9 durch den zweiten Schrittmotor 10 andererseits aufeinander zubewegt. Diese Bewegungen werden über die beiden Schrittmotore 3 und 10 selbsttätig über zwei Wegerfassungssysteme WES 1 und WES 2, wobei eines WES 1 den Setzstockbacken 4; 5 und das andere WES 2 dem Schleifschlitten 8 zugeordnet ist, im dauernden Vergleich eines einer elektronischen Einheit eingespeisten Ist-Durchmessers der Welle 6 mit deren jeweiligem Soll-Durchmesser gesteuert. Die Stellung der Setzstockbacken 4; 5 einerseits und des SchleifSchlittens 8 andererseits ist demnach ein unmittelbarer Punktionswert der abgeschliffenen Stärke der Oberflächenschicht auf der zu bearbeitenden- Welle 6·

In diesem Zusammenhang soll noch darauf hingewiesen v/erden, daß zum Ausgleich der WerkStücksdurchbiegung nicht allein alle vorstehend aufgezählten erfaßbaren Paktoren, die für eine Durchbiegung D ursächlich sind, in vorerwähnter Weise berücksichtigt werden können· Es sind nämlich darüber hinaus auch Temperatur- und Kühlmitteleinwirkungen und andere thermische Störquellen, sov/eit sie im Laufe der Zeit erfahrungsgemäß tabellarisch für einzelne Werkstückskategorien aufgezeichnet v/erden, als zusätzliche Durchbiegefaktoren in einem Vorwähler zur gegebenenfalls weiteren Korrektur durch Mehr-

25. 4. 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

218442 -9-

zustellung der.Setzstockbacken 4; 5 zur Welle 6 hin vorprograinmie rbar ·

Die Anordnung umfaßt demnach als wesentlichste Teile neben den beiden Setzstockbacken 4; 5 - also solche, die auf verschiedene Durchmesser einer Welle 6 eingestellt werden können - einen Schrittmotorstelltrieb 11, ein digitales Wegerfassungssystem WES 1 sowie einen Meßfühler 1 für schnelles Anfahren der Setzstockpinole an die Welle 6 mit konstanten oder abnehmenden Durchmessern und einen Abgleich 12 des Wegerfassungssystems WSS 1 am Werkstückfertigdurchmesser (Ist-Durchmesser) beim Zurückfahren der Setzstockpinole und schließlich eine Anzeigevorrichtung 13 des Verschleißes der Setzstockbacken 4; 5 und gegebenenfalls des Meßfühlers 1 bzw. -stiftes· Hierbei soll noch darauf hingewiesen werden, daß beide Setzstockbacken 4; 5 miteinander verbunden nur einen Meßfühler 1 aufweisen, der vorzugsweise auf dem oberen Setzstockbacken 4 angeordnet ist, der nur von dem einen Schrittmotor 3 gemeinsam auf die Welle 6 zu- bzw, davon wieder wegbewegt wird· Es kann auch jedem Setzstockbacken 4 und 5 ein eigener Schrittmotor zugeordnet sein, so daß beide für sich selbständig an die Welle 6 herangeführt bzw· davon wieder abgezogen werden können. In diesem Pail sind jedem Setzstockbacken 4; 5 je ein Schrittmotor 3 und auch die entsprechenden elektronischen Einheiten und ein Vorwahlzähler 7 usw· zuzuordnen·

Ausgelöst durch das Schaltkommando "Beginn" werden die Setzstockbacken 4; 5 mit einer Anfangsgeschwindigkeit V- (fest programmiert) zur Welle 6 hinbewegt· Der Meßfühler 1, der eine Meßdose, ein federnd im Setzstockbacken 4 einschiebbarer Meßtaster bzw· Meßstift 1 oder aber auch ein am Setzstockbacken 4 aufgesetzter Näherungssensor oder Näherungsinitiator sein kann, berührt die Welle 6· Im ersteren Pail

25. 4. 1980 ., AP B 24 B / 218 442 56 842/26

21844 2 -ίο-

(Meßtaste bzw· Meßstift 1) ist zu diesem Zeitpunkt noch eine Wegstrecke von z. B. 1,3 m vom Setzstockbacken 4 bis zur Werkstücksoberfläche gegeben. Nach weiterem, etwa 0,2 mm, Vorschub der Setzstockbacken 4; 5» in die nun der Meßstift eingeschoben wird, erfolgt das erste Schaltkommando, durch das der Schrittmotor 3 von einer maximalen Geschwindigkeit V- auf eine gedrosselte Geschwindigkeit Vp, die größer oder kleiner als die des SchleifSchlittens 8 ist, heruntergeschaltet wird» Ob nun die Geschwindigkeit V_? größer oder kleiner gewählt wird, ist davon abhängig, ob der Schleifschlitten 8, bezogen auf den Werkstückradius, gegenüber den Setzstockbacken 4J 5 voreilt oder zurückliegt. Die Setzstockbacken 4; 5 setzen nun auf die Werkstückoberfläche auf und biegen die Welle 6 um den vorgegebenen, empirisch ermittelt angenommenen Weg gegen die Schleifscheibe 9 hin. Die digitale oder auf eine andere Weise erfolgte Wegerfassung WES 1 der Setzstockbacken 4; 5 bringt jeweils eine Messung über die gerade von den Setzstockbacken 4; 5 angenommene Stellung zur Werkstückachse, wobei das Gleiche auch beim Schleifschlitten erfolgt« Die zu den Setzstockbacken 4; 5 z· B. mit Vorsprung gestartete Schleifscheibe 9 wird von den Setzstockbacken 4; eingeholt, was durch ständigen Vergleich der beiden Wegerfassungssysteme V/ES 1 und WSS 2 dann erreicht wird, wenn beide, also das Schleifwerkzeug bzw, die Schleifscheibe 9 und die Setzstockbacken 4; 5, den gleichen bzw. die Setzstockbacken 4; 5 einen korrigierten Radius abgreifen. Von diesem Augenblick an fahren der Schleifschlitten 8 und die Setzstockbacken 4J 5 mit synchroner Geschwindigkeit gegen die Welle 6, Mit Vorschubänderungen des SchleifSchlittens 8 muß sich synchron auch der Vorschub der Setzstockbacken 4; 5 ändern« Eine erwünschte Gegendurchbiegung der Welle 6, bewirkt durch die Bewegung der Setzstockbacken 4; 5 zur Schleifscheibe 9, wird dadurch erreicht, daß die Stellung der Setzstockbacken 4; 5 vom theoretischen Idealwert nach vorn korrigiert wurde.

25. 4. 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

218442

- 11 -

In Pig. 1 sind die wichtigsten Komponenten der Kräfte, denen ein Werkstück bei der Bearbeitung unterworfen ist und die durch entsprechende Gegenkräfte auszugleichen sind, graphisch dargestellt· Aus diesem Kräftekomponenten-Verlauf ergibt sich die auf die Welle 6 einwirkende resultierende Gesamtkraft R, die eine Durchbiegung D der Welle 6 verursacht, Fig. 2, um die diese aus ihrer Achse X-X gedruckt wird. Zum Ausgleich dieser axialen Abweichung von der Normallage werden zur Beaufschlagung mit einer Gegenkraft die beiden Setzstockbacken 4 und 5 verwendet. Hierbei ist der obere Setzstockbacken 4 mit dem Meßfühler 1 versehen, der bei vorliegendem Ausführungsbeispiel ein Meßstift ist. Dieser Meßfühler 4 ist in einer entsprechend dafür vorgesehenen, in dem Setzstockbacken 4 axial angeordneten Ausnehmung, z. B. einer Buchse 14, federnd verschiebbar gelagert und ragt mit seinem freien Ende 15 aus dieser heraus. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden für die Durchbiegungsgegenbeaufschlagung der Welle 6 in üblicher Weise zwei Setzstockbacken 4; 5 verwendet, wobei der obere Setzstockbacken 4 mit dem unteren Setzstockbacken 5 derart in Wirkverbindung steht, daß beim Anfahren des Setzstockes der obere Setzstockbacken 4 und zugleich auch der untere Setzstockbacken 5 an die Welle 6 der Durchbiegungskraft entgegenwirkend angedrückt wird. Es sei noch erwähnt, daß die Setzstockbacken 4; 5 mittels Schrauben 16 an der Pinole bzw* dem Stockteil 17 lösbar aufgeschraubt sind. Außerdem kann der Setzstockbacken 4 auch relativ zum Setzstockbacken 5 individuell für sich verstellt y/erden.

Es soll noch erläutert werden, daß Pig. 2 eine Schleifmaschine schematisch andeutet, in der zwischen zv/ei Zentrierspitzen 18 die Welle 6 aufgehängt ist. Die auf diese wirkenden Kräfte sind das Eigengewicht, das zum Durchbiegen D führt - Kraftkomponente E -, ferner 'die beim Schleifen normale

25. 4. 1980

., AP B 24 B / 218 442 56 842/26

21 §44 2 -12-

Andrück- bzw. Radialkraft der Schleifscheibe - Komponente Έ land die beim Schleifen auftretende Tangentialkraft, hervorgerufen durch die sich drehende Schleifscheibe - Kraftkomponente T-.

Zu beachten ist noch, daß - sobald die Zentrierspitzen 18 ihre Lage verändern - die axiale Lage X-X der eingespannten Welle 6 verändert wird. Dadurch ändern sich aber auch der vorgenommene Abgleich der Setzstockbacken 4; 5 und der Abgleich der Schleifscheibe 9» so daß im Extremfall die Welle beim Schleifen kegelig v/erden könnte. Um das zu vermeiden, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, am Reitstock eine Zylinderkompensationseinrichtung vorzusehen, die in gleicher Weise - wie vorstehend beschrieben - durch ein Wegerfassungssystem, mit Ste.lltrieb gesteuert wird. So erfolgt im Fall des Setzstockeinsatzes zusammen mit einem Reitstock mit automatischer Zylinderfehlerkorrektur die Setzstockkorrektur im Verhältnis zur Reitstockkorrektur entsprechend dem Strahlensatz

^S₁ : S₂ = L₁ : L₂; (XS₁ = -^—£ , Pig. 5.

Ein v/esentliches Merkmal der Anordnung ist das Abgleichen des Wegerfassungssystems WES 1 der Setzstockbacken 4; 5, das am fertig geschliffenen Werkstück auf folgende Weise geschieht:

Sobald die Welle 6 fertig geschliffen ist, kommt das Abschält kommando, und der Schleifschlitten 8 sowie die Setzstockpinole fahren in ihre Ausgangslage zurück. Mit Beginn des Zurückfahrens der Setzstockpinole und der auf dieser befestigten Setzstockbacken 4; 5 erfolgt die Wegerfassung, wobei zuerst die zur Schleifscheibe 9 und nach oben durchgebogene Welle 6 in ihre entspannte Lage zurückfedert. Bis zu diesem Zeitpunkt bewegen sich die Y/elle 6 und die Setzstock-

25. A, 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

218442 -13-

backen 4; 5 gemeinsam noch synchron, d, h. die Welle folgt noch an den Setzstockbacken 4; 5 anliegend der zurückwei~ chenden Setzstockpinole, so daß der Meßstift 1 noch unbeweglich in der Buchse 14 ruht. Die Steuerung überwacht aber bereits ab Rücklauf der Setzstockpinole den Meßstift 1, der, sobald die Welle 6 ihre entspannte Lage erreicht hat und sich von der zurückfahrenden Pinole absetzt, aus der Buchse 14 herauefedert. Der Beginn dieser Bewegung des Meßstiftes bewirkt unmittelbar eine Änderung einer elektrischen Größe, so daß bereits schon nach einem Weg des Meßstiftes 1 um etwa 1 Mikron das Kommando für den Abgleich der Setzstockbacken 4; 5 auf das Werkstückfertigmaß erfolgt. Da der Werkstückfertigdurchmesser im Computer gespeichert ist, kann er abgefragt werden. Durch diesen Abgleich der Setzstockbacken 4; 5, der üblicherweise mit einem als Eichmaß bereits fertig geschliffenen Werkstück in Dauerverwendung vorgenommen wird, werden folgende Fehlerquellen ausgeschaltet bzw. angestrebte Werte erreicht:

1. Durchbiegung der Welle 6 durch die Setzstockbacken 4; 5 zur Schleifscheibe 9 hin,

2. Durchbiegung der Welle 6 durch die Schleifscheibe 9 zum Bediener hin,

3· Setzstockbackenabnützung des Setzstockbackens 4 und indirekt auch des Setzstockbackens 5»

4· Ausschaltung der thermischen Einflüsse in der Stellung des Setzstockbackens 4 zur Spitzenachse,

5· Ausschaltung der von der letzten Zylinderfehlerkorrektur noch verbliebenen Werkstücklagefehler bezüglich Setzstockbacke 4 (Werkstücklagefehler, muß kleiner als die

25, 4· 1980

AP B 24 B / 218 442

56 842/26

2184 4 2 - η-

Werkstückvorspamung sein, und zwar dann, wenn bei kleinen Korrekturfehlern am Reitstock der Setzstock nicht im Verhältnis des Strahlensatzes, sondern beim Zurückfahren des Setzstockbackens 4 am Werkstückfertigdurchmesser korrigiert wird·)

6# Meßstift-Abnützung des Setzstockbackens 4,

7· Änderung der eingestellten Vorspannung der Welle 6 durch z· B· thermisch bedingte Verlagerungen an der Maschine, ReitstockZylinderfehlerkorrektur, die über mehrere Werk— ßtückabläufe einen Trend ausgleichen· Korrekturen bei einem Werkstück in der Größenordnung von 1 bis 2 Mikron sind für den Setzstock nicht nachteilig und können am Ende des Schleifens ausgeglichen werden.

Claims (7)

1. 21844 2

   25* A* 1980

   AP B 24 B / 218

   56 842/26

   - 15 -

   Erfindungsanspruch

   Verfahren zum kontinuierlich, automatischen Zustellen wenigstens eines Setzstockbackens zur Halterung eines Werkstückes, z, B# einer Welle.oder Kurbelwelle in ihrer Achse beim Schleifen der Oberfläche des Werkstückes, durch das das zwischen zwei Halterungen, z. B. zwei Zentrierspitzen, eingespannt frei hängende Werkstück entgegen der Kraft des Eigengewichtdurchhanges, der Andrückbzw· Radialkraft des Werkzeuges, z. B. einer Schleif-' scheibe,-sowie den bei Bearbeitung des Werkstückes zusätzlich auftretenden tangentialen und radialen Kraftkomponenten achsgerecht beaufschlagt wird, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens ein Setzstockbacken (4) an das Werkstück, z· B. eine Welle (6), herangeführt und kurz vor Anliegen auf der Werkstückoberfläche ein ihm zugeordneter Schrittmotor (3) durch ein im Backen- bzw. Anliegebereich vorgesehenes Fühlorgan, z. B. einen Meßfühler (1), auf langsamen Vorlauf umgeschaltet, und der oder die Setzstockbacken (4; 5) anschließend von dem Schrittmotor (3) senkrecht zur Mittelachse der Welle (6) bis auf einen vorgegebenen Wert vorgeschoben werden und nun die Welle (6) durch ein dem Setzstockbacken (4) diametral gegenüberliegendes, durch einen weiteren Schrittmotor (10) gegenläufig zum diametral gegenüberliegenden Setzstockbacken (4) vorschiebbares Werkzeug, z. B. eine Schleifscheibe (9), spanabhebend geschliffen wird, wobei, sobald der Setzstockbacken (4) den gleichen Durchmesser wie die Schleifscheibe (9) bzw. einen durch ein Wegerfassungssystem des Setzstockbackens (4) korrigierten Durchmesser abgreift, der Setzstockbacken (4) von einer Geschwindigkeit von Vp auf Synchronlauf umgeschaltet wird, so daß von nun ab der Setzstockbacken (4) und ein diesem diametral gegenüber-

   25. 4. 1980

   AP B 24 B / 218 442

   56 842/26

   21844 2 -ie-

   liegender Schleifschlitten (8) mit der Schleifscheibe (9) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Ist-Durchmessers der Welle (6) synchron zueinanderlaufen, und daß bei Erreichen dieses Ist-Durchmessers der Vorschub beiderseits angehalten wird und der Setzstockbacken (4) sowie der Schleif schütten (8) auseinanderlaufen·
2. 2« Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Welle (6) durch jeweils einen für sich selbständig mit einem Fühlorgan, den zugehörigen Impulsgebern und elektronischen Computereinheiten und einem Schrittmotor sowie einem Wegerfassungssystem ausgestatteten oberen und unteren Setzstockbacken (4; 5) zur Gegendurchbiegung der zu bearbeitenden Welle (6) mit einer Gegenkraft beaufschlagt v/ird,
3. 3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Abgleich des Wegerfassungssystems des Setzstockbackens (4) an der bereits auf Ist-Durchmessern fertig geschliffenen Welle (6) auf die Weise erfolgt, daß ein federvorgespannter Stift als Meßfühler (1) in einem Setzstockbacken (4), der auf der zur Schleifscheibe (9) und nach obenhin durchgebogenen, also noch vorgespannten Welle (6) aufliegt und der den Entspannungsbewegungen der Welle (6) synchron folgend bis zu deren endgültigem Entspannen an dieser anliegend verbleibt, und der nach völliger Entspannung der Welle (6) und weiterem Rücklauf der Setzstockpinole schließlich davon abgezogen v/ird, so daß der Meßstift (1), plötzlich freigegeben, aus der Setzstockbacke (4) herausfedert, wobei diese Bewegung des Meßstiftes (1) im Augenblick ihres Beginns eine elektrische Größe auslöst, die nun als Ist-Durchmesser der Welle (6) abrufbar gespeichert wird.

   25. 4. 1980

   AP B 24 B / 218 442

   56 842/26

   218442 -η-
4. 4* Vorrichtung .zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 bis 3» bestehend aus wenigstens einem Setzstockbacken sowie einem diesem im wesentlichen diametral gegenüberliegend angeordneten Schleifschütten mit daran drehbar gelagerter Schleifscheibe und einem den oberen Setzstockbacken zum Werkstück, z. B. einer Y/elle, hin- und davon wieder wegbewegbaren ersten Schrittmotor sov/ie gleichermaßen einem den Schleifschlitten zum Werkstück hin- und wieder wegbewegbaren zv/eiten Schrittmotor, gekennzeichnet dadurch, daß in einem oberen Setzstockbacken (4), der gegebenenfalls in mechanischer Wirkverbindung mit einem unteren Setzstockbacken (5) steht, im Bereich der diametralen Achse (oberer Setzstockbacken (4) - Bearbeitungswerkzeug) ein Meßfühler (1) angeordnet ist und diesem ein Impulsgeber (2) und weiter eine in Relation zu einem eingespeisten Ist-Durchmesser der Welle (6) in jeweils vergleichender Messung mit dem jeweils augenblicklichen Soll-Durchmesser einerseits den Vorschub des bzw. der Setzstockbacken (4; 5) und andererseits den Vorschub des Schleifschlittens (8) über die Schrittmotore (3 bzw· 10) steuernde und schließlich bei Erreichen des Istwert-Durchmessers diese stoppende, elektronisch gesteuerte Computereinheit mit zwei Wegerfassungssystemen (WES 1; WES 2) nachgeordnet ist.
5. 5# Vorrichtung nach den Punkten 1 bis 3 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß am Reitstock eine Zylinderkompensationseinrichtung vorgesehen ist, die ein Wegerfassungssystem und einen Stell trieb zur Steuerung aufweist,
6. 6. Vorrichtung nach den Punkten 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß von den beiden Setzstockbacken (4; 5) wenigstens einer individuell für sich verstell- bzw, nachjustierbar ist.

   25* 4. ;1980

   AP B 24 B / 218 442

   56 842/26

   218442

   - 18 -
7. 7· Vorrichtung nach den Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung eine Überwachungsanordnung mit einer Anzeige für den Verschleiß der Setzstockbacken (4; 5) und des Meßstiftes (1) besitzt.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen