DD209407B1

DD209407B1 - PROCESS MONITORING PROCESS ON CNC INTERNAL GRINDING MACHINES

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: GB2127583A; GB8321385D0; GB2127583B; CH660995A5; FR2532874B1; IT1170484B; DE3318776A1; JPS5964272A; FR2532874A1; IT8348961A0; 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.Since the meter determines the absolute cut-off points, it is in a known manner after zeroing, sample workpiece, etc. on Fertigmaß, starting from this, if several measuring contacts are present, this according to the intended sections of the individual grinding cycle sections based on the finished measure set. Thereafter, the workpiece is ground in the programmed technological sequence with automatic grinding cycle, the switching points of the measuring contacts are automatically taken over in the program flow of delivery. The points thus adopted in the fixed program of the CNC control for the termination of the partial cycles and for the achievement of the finished dimension must then be set to "zero dimension." The program sequence of the infeed with the measuring control is thus directly superimposed, with deviations in the following grinding cycles In the event of failure of one, several or all measuring contacts, the workpiece on the machine can be finished by means of the program control updated on the previous workpiece At first, the aim is to avoid the machining of workpieces with different material hardnesses, grinding allowances and abrasions be received. For machining such workpieces several measuring contacts are used for optimal control of the grinding cycle. The grinding cycle is divided into several feed and Ausfeuerberee both in the roughing and in the finishing phase, which are detected by corresponding program items. The first measuring contact is set before the programmed end point of the roughing operation. If this first measuring contact is not reached before the first programmed point of CNC delivery, another delivery is made up to this point and a fire-out phase is initiated. When reaching or reaching a second measuring contact at the end of the Ausfeuerzeitstufe after roughing is automatically the return of the delivery in dressing position followed by dressing and simultaneous error display for the first or both measuring contacts. If the first measuring contact is reached, but the second does not switch after the end of the Ausfeuerphase, a delivery with finishing speed up to the programmed end of the roughing delivery with subsequent Ausfeuern. The failure to reach the second measuring point also causes a return of the delivery for dressing and there is an error message. The sizing phase can be designed, for example, for two delivery speeds with subsequent firing, wherein the measuring contacts are set in front of the respective end points. If there is no switching through these measuring contacts, then further grinding takes place up to the programmed end points of the partial cycles. The failure of the measuring contacts is displayed in each case. By superimposing the direct measuring control with the indirect CNC control ensures that the grinding cycle is taken over in case of failure of the measuring contacts for this area of the CNC control. This means that each workpiece is ground to a dimensionally accurate end and that only then the grinding process is interrupted to readjust the measuring contact or to perform a fault analysis. Due to the superimposition of the two control processes, differences always inevitably occur between the switch-off point of the measuring control unit and the programmed switching point of the CNC control, since the measuring contacts are always in front of the programmed switching points as the primary grinding cycle monitors. Since the distance between the actual value of the measuring instrument and the setpoint of the programmed switching point is always selected smaller than the machining tolerance, the workpiece can be finished to a certain size over the programmed switching points if one measuring contact fails. At the same time there is a running comparison of the actual value of the meter with the setpoint of the CNC control with respect to its predetermined difference in its trend development. This then results, after evaluation by the computer corrections of the program items concerned the Zustellachse fixed truing basis for z. B. Compensation of Abrichtdiamantverschleißes and the heat flow in manufacturing. The entire Zustellzyklus the program control is adapted by the automatic correction continuously to the measurement control. For workpieces with a normal production process, grinding cycles are proposed with a measuring contact in the case of a direct zero cut-off of the measuring instrument or, in the case of indirect zero cut-off of the measuring instrument in the finishing with subsequent preselected and constant blasting time. For this purpose, a zero measure equalization in the manner described above is absolutely necessary, since a monitoring of the case programmed partial cycles by measuring contacts does not occur. In order to obtain constant output conditions for achieving the finished dimension and consistent quality, all preceding program points must have a certain distance from the zero dimension, which is kept constant by the correction from the last switching point, the cut-off point of the grinding cycle to the measuring contact. These conditions are a prerequisite for the use of CNC measuring machines for multi-position grinding.

embodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörigen Diagramme zeigen inThe invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The associated diagrams show in

Fig. 1: einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung von η Meßkontakten1 shows a grinding cycle course using η measuring contacts

Fig. 2: einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung eines Meßkontaktes mit direkter Nullmaßabschaltung Fig.3: einen Schleifzyklusverlauf unter Verwendung eines Meßkontaktes mit indirekter NullmaßabschaltungFIG. 2 shows a grinding cycle course using a measuring contact with direct zero-cutoff. FIG. 3 shows a grinding cycle course using a measuring contact with indirect zero cut-off

Das erfindungsgemäße Verfahren soll an Hand des Diagrammes in Fig. 1 erläutert werden.The inventive method will be explained with reference to the diagram in Fig. 1.

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.In the abscissa the timing is shown, in the ordinate the development of the delivery movement. The total cycle is divided into the sub-cycles roughing and finishing, each with subsequent Ausfeuern, wherein between roughing cycle a return of the delivery is provided in the fixed dressing position to perform an intermediate dressing of the grinding wheel can. The division of the individual program switching points takes place from P ₀ as a starting point to Pe in this special case. The solid line shows the programmed grinding cycle and the dashed line shows the cycle via the measuring controller. From P ₀ to P ₁ , the first workpiece contact of the grinding wheel takes place after the programmed grinding cycle course. Then follow the Schruppbeträge, which, as can be seen from the diagram, the Schruppzustellgeschwindigkeit with the achievement of a Programmabschaltpunktes P ₂ , P3 is always lower. Similarly, the sizing delivery is divided. The time amounts for the firing are fixed. The programmed course of grinding cycle is so constructed that in gradations up to the measuring contact MK1, wherein the difference is effected by a high lying program switching point P _4, the roughing. Then follows a fixed amount of time for the Ausfeuern to relieve the system-workpiece-tool-machine to MK2 with subsequent return for dressing the abrasive body. After dressing, a flow is carried out until just below P ₄ , ie with security amount. Now the finishing begins with z. B. two stepped delivery speeds to the measuring contact MK4 before program switching point P. ₅ It follows a fixed amount entered for the Ausfeuern up to the MK5 - finished measure before P ₆ - with subsequent return to initial position P ₀ . From this, the superimposition of the programmed cycle cycle progression with the cycle progression can be recognized by measuring control with η measuring contacts. For this purpose, the measuring contacts MKl to MK5 are set. These measuring contacts are in each case by a predetermined difference, which must be smaller than the manufacturing tolerance, before the program switching points. Thus, the measuring contact MK1 switches shortly before P ₄ . It follows a subsequent Ausfeuern to MK2. Did not come MK1 is ground at P ₄ and subsequently fired. The failure of MKI is signaled. Does not MK2, there is a further delivery with finishing speed to P ₄ as well as a subsequent spark-out and return to the dressing with nil for MK2. The same repeats practically for the measuring contacts MK3 to 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.The diagrams of FIGS. 2 and 3 represent the same process during the grinding cycle with a superimposed measuring contact for the direct Nullmaßabschaltung the meter in the finishing phase followed by a preselected constant Ausfeuerzeit. Here, a zero-scale adjustment is essential because a monitoring of the sub-cycles by further measuring contacts not happened. In order to obtain constant starting conditions for achieving the finished dimension and consistent qualities, the preceding program switching points must have a certain distance to the zero dimension. This requirement is created by the correction of P ₆ to the measuring contact MK5 with subsequent correction of P ₁ to P ₅ .

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.The advantages of the proposed grinding process are mainly to be seen in the fact that it is possible to finish a workpiece to size, even if a measuring contact fails. This is particularly important in the completion of small series with a high level of processing. Previously, these workpieces had to be finished manually, which often led to committee. Another advantage is the fact that a clear error analysis of the measurement control is possible. Furthermore, a relatively simple adjustment of both controllers with each other in the device cycle by automatic adoption of the switching points of the meter is created in the CNC program.

Durch den Einsatz von Meßsteuerungen mit einem Meßkontakt ist die Voraussetzung für die Anwendung von CNC-Meßgeräten für das Mehrpositionsschleifen gegeben.Through the use of measuring controls with a measuring contact, the prerequisite for the application of CNC measuring instruments for multi-position grinding is given.

Claims

Method for monitoring the process on CNC internal cylindrical grinding machines with, for example, a numerically controlled drive for the infeed motion and a superimposed measuring control, characterized in that the measuring device is set to finished dimension in a known manner after zeroing, sample workpiece, etc., 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 automatic grinding cycle, the switching points of the measuring contacts are automatically taken in the program flow of delivery, that the difference between the two controls is entered with a certain amount in the computer and that thereafter the points adopted in the fixed program of the CNC control for the completion of the sub-cycles and for the achievement of the finished measure when the difference amount is exceeded are corrected to "zero".

For this 3 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a method for process monitoring when grinding holes, outer diameters and faces with a program flow of delivery superimposed measuring control.

Characteristic of the known technical solutions

To realize the delivery to internal cylindrical grinding machines electro-mechanical, electro-hydraulic or programmed, numerically controlled drives are known, which guarantee a fixed for each workpiece fixed grinding cycle. By superimposed use of measuring controls, the sub-cycles are switched to specific Aufmaßpunkten and thus set constant output conditions to achieve the finished measure. The finished dimension is detected directly and ends the grinding cycle. In case of malfunction of the measuring device of Zustellantrieb inevitably takes over the control of the grinding cycle, that is, the workpieces are manufactured with considerable Maßstreuungen, with the risk of committee production exists. If the zero dimension is not reached, which may occur, for example, in the case of a non-optimal matching of the measuring contacts to the infeed, manual finish grinding of the workpieces is necessary. Likewise, in case of differences between measuring instrument and infeed, manual corrections or a termination of the grinding cycle must be initiated. The alignment of the measuring control to the delivery is complicated and time-consuming, since a clear assignment is not recognizable. The dressing diamond wear is compensated by the meter. However, it must be corrected at certain magnitudes in Zustellzyklus because change by fixed switching points, especially at several different roughing speeds, the initial conditions for the sizing. The difference between the delivery end point and the meter shut-off point increases, inter alia, with increasing wear of the dressing diamond and increasing heat flow.

Object of the invention

The aim of the invention is the monitoring of the grinding process in case of failure of the control or individual measuring contacts with appropriate error display to avoid committee loops and accident prevention. Furthermore, with the invention, a simple method for setting up the process flow with the adaptation of the program control to the measurement control can be achieved.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to make the grinding cycle on CNC-controlled internal cylindrical grinding machines with superimposed measuring control so that the failure of a measuring contact of the grinding process is completed without the straight ground workpiece has manufacturing defects. It is a further object of the invention to achieve a simple adaptation of the program flow to the measuring control in the set-up cycle.
This task is solved as follows: