DD205369A1

DD205369A1 - Verfahren zur inprozesssteuerung beim innenrundschleifen

Info

Publication number: DD205369A1
Application number: DD23943182A
Authority: DD
Inventors: Karlheinz Kaepernick; Manfred Kuehnelt; Max Schilling; Bruno Lau; Werner Bahmann
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1983-12-28
Also published as: DD205369B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur internen Optimierung beim Innenrundschleifen auf automatischen Schleifmaschinen mit Vor- und Nachmessstation. Ziel der Erfindung ist es, eine selbsttaetige interne Optimierung des Schleifprozesses durch die Kombinationsmoeglichkeiten mehrerer Abrichtkriterien zu erreichen. Aufgabe der Erfindung ist es, das Arbeitsvermoegen jedes im Schleifprozess zum Einsatz kommenden Schleifkoerpers und das Leistungsvermoegen der Schleifspindel maximal zu nutzen, sowie eine Prozessanpassung an das mit abnehmendem Schleifkoerperdurchmesser sich aendernde Wirkverhalten des Schleifkoerpers zu ermoeglichen. Erfindungsgemaess werden vier Abrichtkriterien unabhaengig voneinander erfasst und zur Inprozesssteuerung ueber einen Rechner verwendet. Es wird eine Optimierung der inneren Fuehrungsgroesse der Maschine erreicht, wobei Havariefaelle wie Schleifkoerper- und Abrichtdiamantbruch erfasst werden und zum Stillstand der Maschine ueber entsprechende Signale fuehren.

Description

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Verfahren zur Inprozeßateuerung beim Innenrundachielfen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inprozeßsteuerung beim Innenrundschleifen

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein wichtiger Faktor zur Sicherung der Qualität, zur Steigerung der Produktivität und zur Erhöhung der Ökonomie des Schleifverfahrene, inabeaondere beim Innenrundschleifen, ist das Abrichten und dabei speziell die Erfaaaung des Zeitpunktes, da der Schleifkörper abgerichtet werden muß, da von diesem Kriterium eine maximale Auslastung der Leistung der Schleifspindel und eine Prozeßanpassung an das mit abnehmendem Schleifkörperdurchmeaaer aich ändernde Wirkverhalten des Schleifkörpera abhängen. Die Beatimmuhg des Abrichtzeitpunktea ist somit von besonderer Wichtigkeit, um zu vermeiden, daß mit abgestumpftem Schleifkörper geschliffen, Uzw. daß der Abrichtprozeß zu früh eingeleitet wird. So ist es z_#B, bekannt, mit vorgegebenen Abrichtintervallen zu arbeiten. Hierbei muß zur Sicherung der Qualität des Werkstückes immer ein notwendiger Sicherheitsbetrag berücksichtigt werden, so daß in der Regel abgerichtet wird, ehe der Schleifkörper an die Grenze der Schneidfähigkeit gekommen ist.

Es sind auch Verfahren zur Steuerung des Abrichtprozesses bekannt, die unterschiedliche Kriterien zur Erfassung der Schneidfähigkeit des S_chleifkörpers heranziehen»

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So ist es nach der DE-OS 27 18 753 bekannt, nach jedem bearbeiteten Werkstück die abgetragene Werkstoffmenge zu erfassen, zu summieren und bei Erreichen eines bestimmten vorgegebenen Betrages den Abrichtvorgang einzuleiten. Dieser vorgegebene Betrag muß aber einen Sicherheitsbetrag enthalten, um die Grenze der Schneidfähigkeit des Schieifkorpers bei wechselnder Schleifkörperqualität nicht zu unterschreiten· Nach der DE-OS 23 29 410 ist es bekannt, die Deformation des Systems Werkstück - Werkzeug - Maschine mit entsprechenden Mitteln zu erfassen und bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzwertes den Abrichtprozeß einzuleiten.

Nach dem WP 144 017 und der DE-OS 23 29 410 ist desweiteren bekannt, die sinkende Abtragsgeschwindigkeit bei konstanter Zuatel!geschwindigkeit oder die steigende Zustellgeschwindigkeit bei konstanter Abtragageschwindigkeit als Kriterium für die Einleitung des Abrichtprozesses zu verwenden. Und ee ist letztlich auch bekannt, daß das Erfassen des Auftretens von Ratterschwingungen beim Schleifen oder der Anstieg der Leistungsaufnahme des Schleifspindelantriebes als Wert zum Auslösen des Abrichtvorganges dienen. Alle bekannten Verfahren berücksichtigen entweder nur das Leistungsvermögen des Schleifkörpers, ohne dabei die vorhandene und mögliche Antriebsleistung voll zu nutzen oder sie verfahren genau umgekehrt. Außerdem wurde ein wichtiges Qualitätsmerkmal für das bearbeitete Werkstück, nämlich die Konizität der bearbeiteten Fläche, bisher überhaupt nicht beachtet. Ein Ansteigen der Konizität ist jedoch ein wichtiges Kriterium für das Ansteigen der Abstumpfung des Schleifkörpers· Erst die Kombination mehrerer Kriterien und die damit gegebene Möglichkeit der selbsttätigen internen Optimierung des gesamten Schleifprozesses würde die Ausschöpfung aller gebotenen Möglichkeiten bedeuten©

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine selbsttätige interne Optimierung des Schleifprozesses durch die Kombinationsmöglichkeiten mehrerer Abrichtkriterien zu erreichen.

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Darlegung dea Weaena der Erfindung

Aufgabe der Erfindung iat ea, daa Arbeitsvermögen jedea im Schleifprozeß zum Einsatz kommenden Schleifkörpera und daa Leietungavermögen der Schleifapindel maximal zu nutzen, aowie eine Prozeßanpaaaung an daa mit abnehmendem Schleifkörperdur chmes a er eich ändernde Wirkverhalten dea Schleifkörpera zu ermöglichen»

Dieae Aufgabe wird erfindungagemaß folgendermaßen gelöat. Vorauaaetzung zur Anwendung dea erfindungagemäßeη Verfahrens ist der Einaatz eines rechnergeateuerten Innenrundschleifautomaten mit einer Vormeß- und einer Wachmeßstation· Zur Aualäsung dea Abrichtvorgangea aind die vier folgenden Kriterien unabhängig voneinander maßgebend.

- Das aus den Meßwerten der Vormeßatation im Rechner errechnete mittlere Aufmaß für jedes Werkatück wird aufsummiert. Wenn die Summe einen für den Schleifkörper zuläaaigen Sollwert erreicht bzw. überachritten hat, wird das Abrichten in bekannter Weiae ausgelöst.

- Aus den Meßwerten der Nachmeßstation wird die Konizität der bearbeiteten Bohrung des Werkstückes im Rechner bestimmt und mit dem Maximalwert verglichen. Wird der Maximalwert erreicht, erfolgt die Einleitung des Abrichtvorganges.

- Mit der Abstumpfung des Schleifkörpera ateigt die Deformation dea Systems Werkstück - Werkzeug - Maschine an. Dazu wird vom Rechner der von der Zustellung zurückgelegte Weg über ein Signal dea Wegmeßaystems und die Maßänderung, bezogen auf den Radius, über ein Signal der Meßateuerung erfaßt, die Differenz gebildet und mit dem Maximalwert verglichen«, Wird der Maximalwert erreicht, erfolgt die Aualöaung dea AbrichtVorganges vor dem nächsten Schleifzyklus»

- Aua dem aktuellen Signal dea Meßateuergerätes des Innenrundachleifaütomaten bildet der Rechner die momentane Maßfortschritts- oder Abtragageachwindigkeit und ver-

gleicht aie mit einem Grenzwerte Wird dieser erreicht oder unterschritten, erfolgt die Auslösung des Abricht-

Diese vier vorgenannten Abrichtkriterien werden erfindungs» gemäß zu einer Optimierung dar Führungsgröße des Innenrundschleifautomaten ausgenutzt. Dazu wird im Rechner abgespeichert, nach welchem der 4 Kriterien der Abrichtvorgang ausgelöst wurde. Im Idealfall würde das Abrichten ausgelöst werden, wenn das Kriterium nach Anstrich eins mit einem der drei anderen Kriterien, insbesondere mit dem Kriterium nach Amtrich zwei, gemeinsam anliegt. Dann wäre das Arbeitsvermögen des Schleifkörpers voll ausgeschöpft, ohne daß er überlastet wird. Unterschiede in der Qualität der Schleifkörper, abnehmender Schleifkörperdurchmesser und weitere Paktoren verhindern in der Regel diesen Idealfall, so daß in der Praxis entweder nach dem ersten Kriterium oder nach einem der drei anderen Kriterien der Abrichtprozeß eingeleitet wird»

Wird ständig nach dem ersten Kriterium abgerichtet, ist das Leistungsvermögen des Schleifkörpers nicht ausgeschöpfte Wird ständig nach einem der drei anderen Kriterien abgerichtet, deutet das auf eine Überanspruchung des Schleifkörpers hin·

Es wird in den jeweiligen Speichern des Rechners die Summe der Abriehtvorgange, die hintereinander nach dem gleichen Kriterium erfolgen, gebildet. Erreichen sie einen Grenzwert, so wird der Leistungssollwert der Führungsgröße korrigiert. Liegt ständig das erste Kriterium an, so kann der Leistungssollwert erhöht werden. Liegt eines der anderen Kriterien ständig an, so muß der Sollwert herabgesetzt werden·

Wird nach Beendigung eines jeden Zyklus immer wieder nach den Kriterien zwei, drei oder vier der Abrichtvorgang ausgelöst, so läßt dies darauf schließen, daß der Abrichtdiamant gebrochen oder zersplittert ist und infolgedessen überhaupt nicht abgerichtet wird. Werden 3 Abrichtvorgänge auf-

©inanderfolgend nach den Kriterien 2, 3 oder 4 ausgelöst, erfolgt eine Unterbrechung des automatischen Arbeitsablaufes, ea wird optiach "Havarie" angezeigt und die Maschine abgeschaltete

Wird vom Zuatellsystem ein definierter Weg zurückgelegt und die aufgenommene elektrische Leistung der Schleifspindel ist nicht über die Leerlaufleistung angestiegen, so ist der Schleifkörper gebrochen· Der Arbeitsablauf wird an dieser Stelle unterbrochen und optisch "Havarie" signalisiert* Wird nach dem Antasten des Werkstückes durch die Meßtaater vom Meßsteuergerät sofort Pertigmaß angegeben, obwohl das betreffende von der Vormeßstation her als mit ausreichend Aufmaß versehen erkannt wurde, kann mit Sicherheit ein Bruch der Meßdiamanten angenommen werden» Das Rechner gibt sofort das Signal zur Unterbrechung des automatischen Fertigungsablaufes. Es wird optisch "Havarie" signalisiert»

Mit der Erfindung, die den Prozeß an die für jedes Werkstück speziell vorliegenden Bedingungen anpaßt, die sich ändernden Schnittbedingungen des kleiner werdenden Schleifkörpers kompensiert, den Verschleiß des Abrichtdiamanten bis zu einem Grenzwert ausgleicht, sowie Havarien, wie Schleifkörperbruch oder Bruch des Abricht- bzw. der Meßdiamanten erfaßt, in Signale umwandelt, die dann entsprechend in den Arbeitsablauf eingreifen, wird die Voraussetzung geschaffen, auch in bedienarmen Schichten mit hoher Produktivität zu produzieren und Ausschuß weitestgehend zu vermeiden«. Mit dem erfind ungs gemäße η Verfahren ist es zum ersten Mal gelungen, eine interne Optimierung des Schleifprozesses zu erreichen, die optimale Schnittwerte bei optimaler Werkstückgüte garantiert« Gleichzeitig wird eine Einsparung an Grundmaschinenzeit durch die Möglichkeit der Korrektur der Führungsgröße erreicht, da die optimale Ausnutzung des Leistungsvermögens jedes Schleifkörpers möglich ist, sofern nicht die Hennn leistung der Spindel erreicht wird.

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Desweiteren werden die Kosten für Schleifkörper und Abrichtwerkzeug gesenkt, da aie optimal ausgenutzt werden. Weiterhin sollen die Einsparung von Abrichtzeit durch die Optimierung der Abrichtzyklen und die Qualitätssicherung durch Sicherung gleichbleibender Schneidfähigkeit des Schleifkörpers genannt werden.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, Voraussetzung zur„Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein meßgesteuerter automatischer Innenrundschleifautomat mit einer Vor- und Nachmeßstation, wobei alle ermittelten Werte in einen Rechner eingegeben werden, der die Steuerung des Inprozesses übernimmt. Grundlage des Verfahrens bilden vier unabhängig voneinander zu erfassende Abrichtkriterien»

- In der Vormeßstation wira aas mittlere Aufmaß für jedes Werkstück ermittelt und dem Rechner zugeführt_o Wenn die Summe einen für den Schleifkörper zulässigen Sollwert erreicht bzw, überschritten hat, wird das Abrichten ausgelöst.

- In der Hachmeßstation werden Meßwerte für die Konizität der bearbeiteten Bohrung in zwei Ebenen ermittelt und dem Rechner zugeführt. Dieser bestimmt die vorhandene Konizität der bearbeiteten Bohrung und vergleicht sie mit einem Maximalwert. Wird dieser Maximalwert erreicht, erfolgt die Auslösung des Abrichtvorganges.

- Auf Grund der zunehmenden Abstumpfung des Schleifkörpers steigt die Deformation des Systems Werkstück - Werkzeug Maschine₀ Mit der Beendigung der Schrupp-Phase werden vom Rechner der durch die Zustelleinrichtung zurückgelegte Weg aXs Signal des Wegmeßsystems und die Maßänderung auf den Radius bezogen als Signal des Meßsteuergerätes erfaßt^ die Differenz gebildet und mit einem vorge-

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gebenen Maximalwert verglichen. Bei Erreichen dieses Maximalwertes wird vor dem Beginn des nächsten Schleifzyklusses ein Abrichtvorgang ausgelöst·

- Aus dem aktuellen Signal des Meßsteuergerätes bildet der Rechner die momentane Maßfortschritts- oder Abtragsgeschwindigkeit und vergleicht sie mit einem Grenzwert, Mit Erreichen dieses Grenzwertes wird der Abrichtvorgang ausgelöst«,

Die Möglichkeit, diese vier Abrichtkriterien unabhängig voneinander zu erfassen und sie entsprechend zur Auslösung eines Abriehtvorganges auszunutzen, eröffnet die Möglichkeit zu einer Optimierung der Führungsgröße des Innenrundsohleifautomaten über einen an sich bekannten Regler. Dazu ist im Rechner für Jedes Kriterium ein Speicher vorgesehen. In diesen Speichern wird erfaßt, nach welchem Kriterium der Abrichtprozeß ausgelöst wurde, oder genauer ausgedrückt, es wird in den jeweiligen Speichern die Summe der Abrichtvorgänge, die hintereinander nach dem gleichen Kriterium erfolgen, gebildet. Erreicht ein Speicher den Grenzwert für aufeinanderfolgende Abrichtvorgänge, ohne daß ein anderes Kriterium einen Abrichtvorgang ausgelöst hat, muß die Führungsgröße der Maschine korrigiert werden. Summiert sich das erste Kriterium his zum Grenzwert der unmittelbar aufeinander folgenden Abrichtvorgänge, so ist das Leistungsvermögen des Schleifkörpers offensichtlich nicht ausgelastet. Der Leistungssollwert kann erhöht werden. Liegt eines der drei anderen Kriterien an, muß der Leistungssollwert vermindert werden, da der Schleifkörper überlastet ist. Wird der Abrichtvorgang durch ein anderes Kriterium ausgelöst, ehe die Summe eines Kriteriums den Grenzwert erreicht hat, werden alle Speicher gelöscht und es wird neu mit der Aufsummierung begonnen· Damit ist gewährleistet, daß das Leistungsvermögen der Maschine und des Schleifkörpers voll ausgeschöpft werden, ohne den Schleifkörper infolge des sich ändernden Wirkverhaltene, Z₀B₀ durch den abnehmenden Durchmesser, zu überlasten«. Die Führungsgröße wird laufend den momentan herrschenden Bedingungen angepaßt, und ist damit optimal gewählt.

Claims

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Erfindungsanapruch

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1_e Verfahren zur Inproaeßstauerung beim Innenrundschleifen auf einer meßgesteuerten automatischen Innenrundschleifmaschine unter Verwendung eines Rechners und einer Vor«- und Hachmeßstation, gekennzeichnet dadurch, daß die Werte für die Steigerung der Konizität, für die Werkstoffabtragsmenge, für daa Zunehmen der Verformung des Systems Werkstück - Werkzeug - Maschine und für die momentane Maßfortschritts- oder Abtragageschwindigkeit von einem Rechner unabhängig voneinander erfaßt und mit einem Sollwert verglichen werden, daß bei Erreichen eines Grenzwertes für ein Kriterium ein Abrichtprozeß eingeleitet wird, daß im Rechner ermittelt wird, in welcher Häufigkeit diese Kriterien unabhängig voneinander den Abrichtprozeß auslösen, daß aus der Häufigkeit dieser auftretenden Kriterien Signale für die Steuerung der Führungagröße der Maschine gewonnen werden und daß aus dieser Häufigkeit des Auftretens der einzelnen Kriterien entsprechende Havarien an der Maschine signalisiert werden.
2. Anspruch nach Punkt 1, gekannzeichnet dadurch, daß alle Speicher gelöscht werden und neu mit der Summation begonnen wird, wenn der AbriehtVorgang durch ein anderes Kriterium ausgelöst wird, ehe die Summe eines Kriteriums den Grenzwert erreicht hat«