DD209407B1

DD209407B1 - Verfahren zur prozessueberwachung an cnc-innenrundschleifmaschinen

Info

Publication number: DD209407B1
Application number: DD82243208A
Authority: DD
Inventors: Horst-Werner Frank; Hans-Joachim Fahl
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1982-09-14
Publication date: 1988-02-03
Also published as: CH660995A5; JPS5964272A; GB2127583A; IT8348961A0; IT1170484B; GB8321385D0; FR2532874A1; GB2127583B; FR2532874B1; DE3318776A1; DD209407A1

Description

Da das Meßgerät die absoluten Abschaltpunkte bestimmt, wird es in bekannter Weise nach Nullung, Musterwerkstück usw. auf Fertigmaß, davon ausgehend, wenn mehrere Meßkontakte vorhanden sind, diese entsprechend der vorgesehenen Teilstrecken der einzelnen Schleifzyklusabschnitte auf das Fertigmaß bezogen, eingestellt. Danach wird das Werkstück im programmierten technologischen Ablauf bei automatischem Schleifzyklus geschliffen, wobei die Schaltpunkte der Meßkontakte selbständig in den Programmablauf der Zustellung übernommen werden. Die damit in das feste Programm der CNC-Steuerung übernommenen Punkte für die Beendigung der Teilzyklen und für die Erreichung des Fertigmaßes müssen danach auf „Nullmaß" gesetzt werden. Damit ist der Programmablauf der Zustellung mit der Meßsteuerung direkt überlagert, wobei bei den folgendem Schleifzyklen Abweichungen beider Steuerungen untereinander nur in einem bestimmten programmierten Differenzbetrag zugelassen werden. Hierdurch ist die Ausgangsbasis zur automatischen Überwachung des Schleifzyklus 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. Als erstes soll auf die Bearbeitung von Werkstücken mit unterschiedlichen Werkstoffhärten, Schleifaufmaßen und Schleif körperabrieben 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 beide 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 Teilzyklen 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 zwangsläufig 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 programmierten'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.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörigen Diagramme zeigen in

Fig. 1: einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung von η Meßkontakten

Fig. 2: einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung eines Meßkontaktes mit direkter Nullmaßabschaltung Fig.3: einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung eines Meßkontaktes mit indirekter Nullmaßabschaltung

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Hand des Diagrammes in Fig. 1 erläutert werden.

In der Abszisse 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 Pe in diesem speziellen Fall. Dabei zeigen die durchgezogene Linie den programmierten Schleifzyklusverlauf und die gestrichelte Linie Zyklusverlauf über Meßsteuerung. Von P₀ bis P₁ 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 hoher liegenden Programmschaltpunkt P₄, die Schruppzustellung erfolgt. Anschließend folgt ein fester Zeitbetrag für das Ausfeuern zur Entlastung 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 Meßkontakt MK4 vor Programmschaltpunkt P₅. Es folgt ein fest eingegebener Betrag für das Ausfeuern bis zum MK5 — Fertigmaß vor P₆ — mit anschließendem Rücklauf in Ausgangsstellung P₀. Hieraus ist die Überlagerung des programmierten Schleifzyklusverlaufes mit dem Zyklusverlauf über Meßsteuerung mit η Meßkontakten erkennbar. Dazu werden die Meßkontakte MKl bis MK5 gesetzt. Diese Meßkontakte liegen jeweils um einen vorgegebenen Differenzbetrag, der kleiner als die Fertigungstoleranz sein muß, vor den Programmschaltpunkten. So schaltet der Meßkontakt MK1 kurz vor P₄. Es folgt ein anschließendes Ausfeuern bis MK2. Ist MK1 nicht gekommen, wird bei P₄ geschliffen und anschließend ausgefeuert. Der Ausfall von MKI wird signalisiert. Kommt MK2 nicht, erfolgt eine weitere Zustellung mit Schlichtgeschwindigkeit auf P₄ sowie ein anschließendes 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 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 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 P₆zum Meßkontakt MK5 mit nachfolgender Korrektur von P₁ bis P₅ geschaffen.

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 Fertigstellung von 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. Des weiteren ist eine relativ einfache Anpassung beider Steuerungen untereinander im Einrichtungszyklus durch automatische Übernahme der Schaltpunkte des Meßgerätes in das CNC-Programm geschaffen.

Durch den Einsatz von Meßsteuerungen mit einem Meßkontakt ist die Voraussetzung für die Anwendung von CNC-Meßgeräten für das Mehrpositionsschleifen gegeben.

Claims

Verfahren zur Prozeßüberwachung an CNC-Innenrundschleifmaschinen mit einem zum Beispiel numerisch kontrollierten Antrieb für die Zustellbewegung und einer überlagerten Meßsteuerung, gekennzeichnet dadurch, daß das Meßgerät in bekannter Weise nach Nullung, Musterwerkstück usw. 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 derCNC-Steuerung übernommenen Punkte für die Beendigung der Teilzyklen und für die Erreichung des Fertigmaßes beim Überschreiten des Differenzbetrages auf „Null" korrigiert werden.

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozeßüberwachung beim Schleifen von Bohrungen, Außendurchmessern und Stirnflächen mit einer dem Programmablauf der Zustellung überlagerten Meßsteuerung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Realisierung der Zustellung an Innenrundschleifmaschinen 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 Abrichtdiamantverschleiß 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.

Ziel der Erfindung

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.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schleifzyklus auf CNC-gesteuerten Innenrundschleifmaschinen mit überlagerter Meßsteuerung so zu gestalten, daß beim Ausfall eines Meßkontaktes der Schleifprozeß zu Ende geführt wird, 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.
Diese Aufgabe wird folgendermaßen gelöst: