DD263935A1

DD263935A1 - Verfahren zur bestimmung der lageaenderung der drehachse zur drehmeisselspitze in numerisch gesteuerten spitzendrehmaschinen

Info

Publication number: DD263935A1
Application number: DD30509787A
Authority: DD
Inventors: Bernward Schaeckel; Joachim Knauthe
Original assignee: Smab Forsch Entw Rat
Priority date: 1987-07-17
Filing date: 1987-07-17
Publication date: 1989-01-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Lageaenderung der Drehachse zur Drehmeisselspitze in numerisch gesteuerten Spitzendrehmaschinen fuer solche Anwendungsfaelle, wo mittels Messwertaufnehmer im Arbeitsraum der Werkzeugmaschine Werkstueckmessungen an Wellen vorgenommen werden, die die Grundlage fuer die automatisierte qualitaetsgerechte Fertigung und die gezielte Werkzeugkorrekturwertermittlung insbesondere unter Beruecksichtigung der Lageveraenderungen innerhalb der Werkzeugmaschine infolge von Temperatureinwirkungen bilden. Erfindungsgemaess erfolgt unter Verwendung eines im Werkzeugtraeger der Drehmaschine befestigten, in Planrichtung auslenkbaren messenden oder schaltenden Messwertaufnehmer die Antastung zweier Referenzflaechen, wobei eine Referenzflaeche auf einen Rotationskoerper auf der Achse der Hauptspindel und die andere Referenzflaeche auf einen Rotationskoerper auf der Achse der Pinole am Reitstock angeordet wird. In einem Auswertegeraet werden unter Nutzung des Wegmesssystems der Drehmaschine und der programmierten Position des Messwertaufnehmers unter Beachtung des Abstandes der beiden Referenzflaechen voneinander die Lage der Drehachse zur Drehmeisselspitze bestimmt und in Verbindung mit den Messwerten aus der Werkstueckantastung die Werkstueckdurchmesser sowie die erforderlichen Korrekturwerte berechnet. Figur

Description

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Lageabweichung der Drehachse in numerisch gesteuerten Spitzendrehmaschinen.

Vorzugsweise findet die Erfindung Anwendung bei der automatisierten Di':chmesserermittlung von Sp'tzendrehteilen durch interne Einpunktmessung mittels Meßwertaufnehmer im Arbeitsraum von numerisch gesteuerten Drehmaschinen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Ziel der Bearbeitung von Werkstücken auf modernen numerisch gesteuerten Drehmaschinen ist u.a. die Einhaltung enger Drehdurchmessertoleranzen. Dies ist nur möglich durch die Überwachung der Stellung der Drehmeißelspitze zur Drehachse. Es ist bekann!, daß vorwiegend durch Temperatureinflüsse sich die Lage der Drehachse verändert. Dies tritt insbesondere in den ersten Stunden der täglichen Betriebszeit von Drehmaschinen auf. Dadurch ergeben sich speziolle Maßnahmen für diese Anlaufzeit, um die Durchmesser loleranzhaltig bearbeiten zu können.

Hierzu ist bekannt, die thermisch bedingten Verlagerungen der Drehachse zur Drehmeißelspitze durch gezeltes Kühlen oder Heizen so zu beeinflussen, daß sie dadurch vor der eigentlichen Bearbeitung eine annähernd konstante Position einnehmen, die sich im Verlauf der sich anschließenden Bearbeitungszyklen nicht mehr wesentlich verändert (DE-OS 2 002 546). Nachteil solcher Verfahren ist ein aufwendiger Temperaturregelmenhanismus.

Es sind weiterhin Verfahren und Ein. ichtungen bekannt, bei denen jeweils nur die Lage der Hauptspindel zur Werkzeugschneide bestimmt wird (DE-OS 2002525, DD-PS 220924). Nachteil dieser Varfahren und Einrichtungen ist, daß insbesondere bei der Wellenbearbeitung und der internen Einpunktmessung die Lage der Hauptspindel nicht gleichzeitig auch die Lage der Drehachse repräsentiert.

Für die Wallenbearbeitung in Drehmaschinen gut nachweisbar, daß die Größenordnung der Lageänderung an der Hauptspindel nicht identisch ist mit dem Betrag der Lageänderung am Reitstock. Durch die Lage von Hauptspindel und Reitstock zueinander wird aber die Drehachse bestimmt und nur durch Erfassen der Lageänderungen an der Hauptspindel genau ermittelt werden. Weiterhin sind bei numerisch gesteuerten Bohrwerken, Bearbeitungszentren usw. Vorrichtungen bekannt, durch die die Wärmedehnung einzelner Bauelemente, die die Arbeitsgenauigkeit der Maschinen maßgeblich bestimmen, in ihrer Längenänderung elektronisch gemessen und verglichen werden mit Invarstäben, die in ihrer Längenausdehnung weitgehendst temperaturunabhängig sind (DD-OS 2002546). Diese Einrichtungen haben, abgesehen vom erhöhten Ausrüstungs- und Kostenaufwand, noch den entscheidenden Nachteil, daß sie die bei iedem einzelnen Bearbeitungen Il auftretenden Störgrößen in ihrer Gesamtheit nicht erfassen, wodurch die Lage der Drehachse nur unvollkommen bestimmt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine automatisierbare, ökonomische und zuverlässige Bestimmung der Lage der Drehachse zur Drehmeißelspitze bei der spanenden Bearbeitung in numerisch gesteuerten Drehmaschinen vorzugsweise bei Einsatz der internen Einpunktmessung zwecks sicherer Werkstückdurchmesser- und Korrekturwertermittlung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Lageänderung der Drehachse zur Drehmeißelspitze in numerisch gesteuerten Spitzdrehmaschinen zu entwickeln, das insbesondere unter Berücksichtigung thermischer Verlagerungen der Hauptspindel und des Reitstocks die Ermittlung der Lage der Drehachse zur Drehmeißelspitze gestattet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Nutzung einer am Werkzeugträger der Drehmaschine befestigten Meßeinrichtung die Lage zweier definierter Referenzflächen bestimmt wird, wobei eine Referenzfläche auf der Achse der Hauptspindel und die andere Referenzfläche auf der Achse der Pinole angeordnet wird. Die Lagebestimmung der Referenzflächen erfolgt durch Positionierung der Meßeinrichtung mit Hilfe des Wegmeßsystems der Werkzeugmaschine und

, der Werkzeugmaschinensteuerung an i\e jeweiligen Meßsorte. Die Referenzflächen werden dabei derart angeordnet, daß sie

" Verlagerungen der Drehachse und der Kugelspindel widerspiegeln.

Parallel zur Antastung der Referenzfläche erfolgt die Werkstuckantastung.

^! Der Meßzyklus läuft vorzugsweise wie folgt ab:

; Nach Fertigbearboitung des Werkstückes wird der automatische Bearbeitungsablauf fortgesetzt mit dem Start des Meßzyklus.

Diec kann entsprechend den technologischen Bedingungen bei jedem Werkstück oder stichprobenweise erfolgen. Der Werkzeugträger wird mit der Meßeinrichtung zur Referenzfläche an der Hauptspindel bewif t. Die Referenzfläche wird durch einen Rotationskörper auf der Hauptspindelachse repräsentiert. Der Meßwert der Referenzfläshe stellt den Bezugspunkt für alle sich anschließenden Meßwerte an der Referenzfläche für die nachfolgenden Werkstücke dar und wird hierzu abgespeichert. Daraus schließt sich die Antostung vorher definierter Meßorte am Werkstück an, wobei die daraus gewonnenen Meßwerte zurückgespeichert werden.

Abgeschlossen wird der Meßzyklus mit der Antastung der Referenzfläche auf einen Rotationskörper auf der Achse der Pinole am Reitstock. Der ermittelte Meßwert wird analog behandelt wie der Meßwert von der Referenzfläche der Hauptspindel. Die Lage der Achse der Referenzfläche der Hauptspindel und die Lage der Achse des Rotationskörpers auf der Pinole ergeben die Lage der Drehachse. Die ermittelten Werte aus der Antastung der beiden Referenzflächen und aus der Antastung des Werkstückes werden in einer Auswerteeinheit dahingehend verrechnet, daß die Werte der Referenzflächenantastungen die Lage der Drehachse zur Drehmeißelspitze bestimmen und daran anschließend anhand der Werkstückmeßwerte unter Berücksichtigung der Lage der Drehachse die Werkstückistdurchmesser ermittelt werden. Daraus lassen aich wiederum Werkzeugtkorrekturwerte bestimmen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In der dazugehörigen Zeichnung ist das Verfahrensprinzip zur Bestimmung der Drehachslageänderung in einer CNC-gesteuerten Spitzendrehmaschine dargestellt.

Der Meßwertaufnehmer 1 ist in den Werkzeugträger 2 der Drehmaschine analog wie ein Drehwerkzeug eingespannt. Der Meßwertaufnahmer 1 besitzt ein eigenes Wegmeßsystem, welches in Bearbeitungsrichtung der Drehdurchmesser auslenkbar

Die Meßpunkte an Rs und Ir sowie D₁ bis D₄ werden mittels der Tastspitze 3 des Meßwertaufnehmers 1 angetastet und bei entsprechender Auslenkung in x-Richtung wird das interne Wegmeßsystem des Meßwertaufnehmers 1 angesprochen.

Der Meßzyklus des Meßwertaufnehmers 1 wird über NC-Programm der Werkzeugmaschine gesteuert. Hierbei wird der Werkzeugträger 2 mittels Antriebssystem und Wegmeßsystem der Drehmaschine in die zwar programmierten Sollpositionen des Referenzdurchmessers R_s der Hauptspindel 4, der Werkstückdurchmesser Di bis D₄ des Werkstückes 5 und zuletzt des Referenzdurchmessers R_R des Rotationskörpers 6 auf der Achse der Pinole 7 des Reitstockes 8 verfahren. Die Meßwertübernahme erfolgt am sich drehenden Meßobjekt, wobei eine Mittelwertbildung in der Auswerteeinheit durchgeführt wird, um Meßfehler, resultierend aus Form- und Lageabweichungen der Referenzdurchmesser und der Werkstückdurchmesser, zu vermeiden.

Die nach jeder Messung gebildeten Mittelwerte Rsi und Rrj der Referenzdurchmesser Rs und R_n bilden die Grundlage für die in der Auswerteeinheit durchzuführende Berechnung der Drehachslageänderung.

Durch die spezielle Anordnung der Referenzdurchmesser R_s und R_R und des Meßwertaufnehmers 1 können Drehachslageänderungen zur Drehmeißelspitze erfaßt und bei der automatisierten internen Einpunktmessung an Wellen für die Werkstückdurchmesserbestimmung genutzt werden.

Ausgangspunkt für die Ermittlung der Drehachslage sind die Mittelwerte Rsi und Rrι der Referenzflächenantastungen am ersten zu bearbeitenden Werkstück 5 eines jeweiligen neuen Fertigungsloses. Die Drehachslageänderung bei der Fertigung aller nachfolgenden Werkstücke im Vergleich zum ersten bearbeiteten Werkstück 5 wird dargestellt durch die Differenzen R_S{ und R_Ri unter Berücksichtigung des Abstandes 1_R, woboi für R_s< und R_Ri gilt:

Rsi = Rsi - Rsi Rfli = Rr ι ~ Rm

Wird diese Bestimmung der Drehachslageänderung für die Ermittlung der Werkstückdurchmesser zugrunde gelegt, so ergibt sich für das i-te Werkstück beispielsweise für den Durchmesser D, folgender funktioneller Zusammenhang:

Für die Durchmesser D_: bis D₄ ist unter Berücksichtigung des jeweiligen Abstandes der Meßpunkte dieser Durchmesser zu den Referenzflächen Rs und R_R bei der Durchmesserbestimmung analog zu verfahren.

Durch Anwendung des Verfahrens in der bsschriebenen Form wird die tatsächliche Drehachslageänderung bei der Wellenbearbeitung, hervorgerufen durch unterschiedliche Verlagerungen der Hauptspindel und des Reitstockes infolge Temperatureinfluß, erfaßt und vorzugsweise für die automatisierte interne Einpunktmessung genutzt.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Lageänderung der Drehachse zur Drehmeißelspitzp in numerisch gesteuerten Spitzendrehmaschinen unter Verwendung eines im Werkzeugträger befestigten Meßwertaufnehmers, gekennzeichnet dadurch, daß im definierten Abstand zu einer Referenzfläche (Rs) auf der Achse der Hauptspindel eine weitere Referenzfläche (R_R) auf der Achse der Pinole (7) angeordnet wird und die durch Antastung der Meßpunkte auf den Referenzflächen (Rs, Rr) mittels Meßwertaufnehmer (1) ermittelten Abweichungen zur Au^-mgs'age der Referenzflächen (Rs, Rr) die Drehachslageänderung darstellen.

Hierzu 1 Seite Zeichnung