DE19846944A1 - Machine tool with different machining stations has arrangement for measuring dia. and/or profiles, e.g. of cams or eccentric elements, integrated into machine, connected to CNC controller - Google Patents

Machine tool with different machining stations has arrangement for measuring dia. and/or profiles, e.g. of cams or eccentric elements, integrated into machine, connected to CNC controller

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Abstract

The machine tool has a measurement arrangement (14) for measuring the dia. and/or optionally profiles, e.g. of cams or eccentric elements. The measurement arrangement is integrated into the cam cutting and grinding machine and is connected to the CNC controller and the respective machining units.

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit verschiedenen Bearbeitungsstationen.The invention relates to a machine tool with various Processing stations.

Solche Werkzeugmaschinen mit verschiedenen Bearbeitungsstationen sind allgemein bekannt. Die mit ihnen hergestellten Werkstücke werden in ebenfalls bekannter Art und Weise bearbeitet, gemessen und weiterbearbeitet in evtl. mehrmaliger Wiederholung dieser Vorgänge, bis eine Bearbeitung die Endmaße und Endformen erreicht hat. Dabei ist es bekannt, daß die auf einer solchen Werkzeugmaschine hergestellten Werkstücke aus ihrer Aufspannung entnommen werden und in einer Meßmaschine extern vermessen werden. Dabei können verschiedene Meßaufgaben, wie das Messen der Nockenform, das Messen des Nockenwinkels, das Messen der Rundheit am Grundkreis, das Messen der Rundheit der Lager, das Messen des Rund- und Planlaufes, das Messen der Konzentrizität, das Messen der Geradheit, das Messen des Durchmessers und das Messen der Längen und Abstände realisiert werden. Die erzielten Meßergebnisse werden dabei in bekannter Weise dokumentiert und ausgewertet.Such machine tools with different processing stations are generally known. The workpieces made with them will processed, measured and in a known manner further processed in a possible repetition of these processes, until machining has reached the final dimensions and shapes. Here it is known that on such a machine tool manufactured workpieces can be removed from their clamping and be measured externally in a measuring machine. You can various measuring tasks, such as measuring the cam shape, the Measuring the cam angle, measuring the roundness on the base circle, measuring the roundness of the bearings, measuring the round and Axial runout, measuring concentricity, measuring straightness, measuring the diameter and measuring the lengths and Distances can be realized. The measurement results achieved are documented and evaluated in a known manner.

Von Nachteil an dieser Art des Vermessens des Werkstückes ist, daß das Werkstück aus seiner exakten Aufspannung der Werkzeugmaschine genommen werden muß und in der extern angeordneten Meßmaschine wieder so genau als möglich ausgerichtet werden muß damit die Meßergebnisse einen ziemlich hohen Genauigkeitsgrad beinhalten und aus dieser Aufspannung nach Beendigung der vorgesehenen Meßaufgaben wieder in die bearbeitende Werkzeugmaschine aufgespannt wird, wobei ein erneutes Ausrichten mit größtmöglichster Sorgfalt erfolgen muß, damit die ermittelten und dokumentierten Meßergebnisse in Verbindung mit der Maschinensteuerung eine weitere genaue Bearbeitung des Werkstückes bis zum Erreichen der Endmaße ermöglicht. Dieses Entnehmen des Werkstückes aus seiner Bearbeitungsaufspannung und das erneute Aufspannen in die Aufnahme der Meßmaschine sind schon bei Werkstücken kleineren Abmaßes relativ aufwendig, was sich aber bei größer dimensionierten Werkstücken noch schwieriger darstellt, zumal durch das Wiederaufspannen des Werkstückes eine erneute Abweichung der Lage des Werkstückes gegenüber der der Aufspannung in der Meßmaschine nicht auszuschließen ist.The disadvantage of this type of measuring the workpiece is that the workpiece from its exact clamping Machine tool must be taken and in the external arranged measuring machine again aligned as precisely as possible the measurement results must be quite high Include degree of accuracy and from this clamping Completion of the intended measuring tasks again in the processing Machine tool is clamped, realigning again must be done with the greatest possible care so that the determined and documented measurement results in connection  with the machine control a further precise processing of the Workpiece until the final dimensions are reached. This Removing the workpiece from its machining setup and the reclamping in the holder of the measuring machine are already relatively small in the case of workpieces, which is even more difficult with larger workpieces, especially by re-clamping the workpiece Deviation of the position of the workpiece compared to that of Clamping in the measuring machine cannot be ruled out.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine mit verschiedenen Bearbeitungsstationen zu schaffen, die Messungen der erforderlichen Daten ermöglicht und die die erwähnten Nachteile vermeidet, und somit wirkungsvoller und genauer arbeitet.The invention is therefore based on the object Machine tool with different machining stations too create the measurements of the required data and the avoids the disadvantages mentioned, and thus more effective and works more precisely.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Meßeinrichtung zur Messung von Durchmessern und/oder beliebiger Profile, wie z. B. Nocken- oder Exzentermessungen in Werkzeugmaschinen mit verschiedenen Bearbeitungstationen integriert ist und mit deren CNC-Steuerung mittels Programmen in Wirkverbindung steht und mit den jeweiligen Bearbeitungseinheiten verbunden ist. Dabei ist die Anordnung der Meßeinrichtung auf einer CNC-gesteuerten Einheit vorgesehen. Die ermittelten Meßergebnisse werden ausgewertet und daraus ermittelte Korrekturwerte über die CNC-Steuerung an die jeweilige Bearbeitungsstation weitergegeben.According to the invention this is achieved in that a measuring device for measuring diameters and / or any profile, such as B. Cam or eccentric measurements in machine tools with different processing stations is integrated and with their CNC control is in active connection with programs and with the respective processing units is connected. Here is the Arrangement of the measuring device on a CNC-controlled unit intended. The determined measurement results are evaluated and correction values determined therefrom via the CNC control to the respective processing station passed on.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel, einer Nockenfräs- und Schleifmaschine näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in: The invention is based on an embodiment, one Cam milling and grinding machine explained in more detail. The painting show in:  

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Maschine, in der Draufsicht, Fig. 1 is a schematic representation of the machine, in plan view,

Fig. 2 eine Darstellung einer Konkavschleifeinheit, Fig. 2 is a representation of a Konkavschleifeinheit,

Fig. 3 eine Darstellung der Maschine in Seitenansicht, - Frässupport - Lünette, Figure 3 is a view of the machine in side view -. Frässupport - bezel,

Fig. 4 eine Darstellung der Maschine in Seitenansicht, - Schleifsupport, Figure 4 is a view of the machine in side view -. Grinding support,

Fig. 5 eine Darstellung der Maschine in Seitenansicht, - Hilfs­ schleifsupport, Figure 5 is a view of the machine in side view - grinding auxiliary support.

Fig. 6 eine Darstellung der Meßeinrichtung, Fig. 6 is a diagram of the measuring device,

Fig. 7 eine Darstellung des Hilfsschleifsupportes in Meßstellung. Fig. 7 shows the auxiliary grinding support in the measuring position.

Die Werkzeugmaschine mit verschiedenen Bearbeitungsstationen, hier eine Nockenfräs- und Schleifmaschine weist einmal Maschinenbett 1 auf, auf dem ein Werkstückantrieb 3 für die C-Achse angeordnet ist, der ein Werkstück 4 in Verbindung mit einem Reitstock 5 und durch Unterstützung einer Lünette 6 aufnimmt. Dieses Maschinenbett 1 ist weiter mit einem Maschinenbett 2 verbunden angeordnet und trägt einen Frässupport 7. Desweiteren sind auf dem Maschinenbett 2 ein Schlitten 8, ein großer Schleifsupport, der eine Schleifspindel 9 trägt und ein weiterer Schleifsupport 10, der gleichzeitig einen Meßsupport darstellt, angeordnet. Eine auf dem Schleifsupport 10 angeordnete Meßeinrichtung ist mit 14 bezeichnet.The machine tool with various processing stations, here a cam milling and grinding machine, has a machine bed 1 on which a workpiece drive 3 for the C-axis is arranged, which receives a workpiece 4 in connection with a tailstock 5 and with the support of a steady rest 6 . This machine bed 1 is further connected to a machine bed 2 and carries a milling support 7 . Furthermore, are on the machine bed 2, a carriage 8, a large grinding support which carries a grinding spindle 9 and a further grinding support 10, which simultaneously represents a Meßsupport arranged. A measuring device arranged on the grinding support 10 is designated by 14 .

Eine in der Fig. 2 gezeigte Konkavschleifeinheit mit einer Schleifspindel 13 ist austauschbar gegen den kleinen Schleifsupport 10 mit der Schleifspindel 12 gestaltet.A concave grinding unit shown in FIG. 2 with a grinding spindle 13 is designed to be exchangeable for the small grinding support 10 with the grinding spindle 12 .

Die Fig. 3 zeigt in der Seitenansicht der Maschine die Anordnung des Maschinenbettes 1, im Bereich des Werkstückes 4 mit Lünette 6, ohne den Werkstückantrieb 3 und den Reitstock 5 darzustellen, im Bearbeitungsfall über den Frässupport 7, der auf dem Maschinenbett 2 angeordnet ist. Fig. 3 shows in the side view of the machine, the arrangement of the machine bed 1, in the region of the workpiece 4 with bezel 6, without the workpiece drive 3 and represent the tailstock 5, in processing case on the Frässupport 7, which is arranged on the machine bed 2.

Die Fig. 4 zeigt ebenfalls in der Seitenansicht der Maschine die Anordnung des Maschinenbettes 1, im Bereich des Werkstückes 4, im Bearbeitungsfall über den Schleifsupport 8, der auf dem Maschinenbett 2 angeordnet ist und mit einer Schleifscheibe 15 versehen ist.The Fig. 4 also shows in the side view of the machine, the arrangement of the machine bed 1, in the region of the workpiece 4, in processing case on the grinding support 8, which is arranged on the machine bed 2 and is provided with a grinding disc 15.

Die Fig. 5 zeigt ebenfalls in der Seitenansicht der Maschine die Anordnung des Maschinenbettes 1, in Bereich des Werkstückes 4, im Bearbeitungsfall über den Hilfsschleifsupport, den kleinen Schleifsupport 10, der auf dem Maschinenbett 2 angeordnet ist und mit einer Schwenkachse 11, die B-Achse betreffend ausgerüstet ist und eine mit 14 bezeichnete Meßeinrichtung aufweist.The Fig. 5 also shows in the side view of the machine, the arrangement of the machine bed 1, in the region of the workpiece 4, in processing case via the auxiliary grinding support, the small grinding support 10, which is arranged on the machine bed 2, and with a pivot axis 11, the B- Axis is equipped and has a measuring device designated 14 .

Die Fig. 6 zeigt als Ausschnitt der Fig. 5 die Meßeinrichtung 14 mit ihren einzelnen Einrichtungen. Dies sind eine Höhenverstellung 14.1, ein Meßarm mit Rolle 14.2, eine Kapsel 14.3 und ein Visier 14.4 für die Meßeinrichtung 14 sowie ein Zylindervisier 14.5. Fig. 6 shows a detail of FIG. 5, the measuring device 14 with their individual facilities. These are a height adjustment 14.1 , a measuring arm with roller 14.2 , a capsule 14.3 and a sight 14.4 for the measuring device 14 and a cylinder sight 14.5 .

In der Fig. 7 ist in der Seitenansicht der Maschine die Anordnung des Maschinenbettes 1, im Bereich des Werkstückes 4, beim Stand des Hilfschleifsupportes, dem kleinen Schleifsupport 10, der gleichzeitig den Meßsupport darstellt, gezeigt. Dabei ist zu sehen, wie mittels der Meßeinrichtung 14 das Werkstück 4 abgetastet wird und es ist weiterhin erkennbar, wie der Schleifsupport 10 auf dem Maschinenbett 2 angeordnet ist.In FIG. 7 the side view of the machine shows the arrangement of the machine bed 1 , in the area of the workpiece 4 , at the level of the auxiliary grinding support, the small grinding support 10 , which also represents the measuring support. It can be seen how the workpiece 4 is scanned by means of the measuring device 14 and it can also be seen how the grinding support 10 is arranged on the machine bed 2 .

Die Bearbeitung, beispielsweise einer Nockenwelle auf dieser Großbearbeitungsmaschine erfolgt zerspanungstechnisch in bekannter Weise. Nachdem ein Bearbeitungszyklus abgeschlossen ist, wird mittels einer quer zum Maschinenbett 1 auf dem Maschinenbett 2 angeordneten Meßeinrichtung 14, die mit verschiedenen Meßinstrumenten ausgerüstet sein kann, wie z. B. einer Meßschneide, einer Meßscheibe oder einem Meßtaster, die Daten der bis hier hin gefertigte Werkstückkontur mit der Sollkontur des Endzustandes des Werkstückes 4 über die nicht dargestellte Steuerung der Maschine verglichen. Durch das Vorliegen dieses Meßergebnisses werden nurmehr bekannte Formfehler bzw. Abweichungen über Programme in die Bearbeitungseinheit, die CNC-Steuerung der Nockenfräs- und Schleifmaschine zurückgegeben. Mit diesen eingehenden Werten wird ein neues Profil, bedingt durch die Abweichungen berechnet, aus Solldaten und Korrekturwerten, mit denen dann das Werkstück 4 weiterbearbeitet wird. Mit der Anwendung mehrerer solcher Meßstops wird durch Messen und Vergleichen der Kontur des Werkstückes 3 fortwährend ein neues Profil errechnet, bis hin zur Fertigbearbeitung des Werkstückes 4.The processing, for example a camshaft, on this large-scale processing machine is carried out in a known manner in terms of machining. After a machining cycle is completed, by means of a crosswise to the machine bed 1 disposed on the machine bed 2 measuring device 14 which may be equipped with various measuring instruments such. B. a cutting edge, a measuring disc or a probe, the data of the workpiece contour manufactured up to this point compared with the target contour of the final state of the workpiece 4 via the machine control, not shown. As a result of this measurement result, only known shape errors or deviations are returned via programs in the processing unit, the CNC control of the cam milling and grinding machine. With these incoming values, a new profile is calculated, based on the deviations, from target data and correction values, with which the workpiece 4 is then further processed. With the use of several such measuring stops, a new profile is continuously calculated by measuring and comparing the contour of the workpiece 3 , right up to the finishing of the workpiece 4 .

Mit Hilfe der Meßeinrichtung 14, als Bestandteil der Nockenfräs- und Schleifmaschine, besteht die Möglichkeit in einer Aufspannung einen Nocken, bzw. CAM zu fertigen und entsprechend zu vermessen. Durch diese Integration der Meßeinrichtung 14 in die Bearbeitungsmaschine ergeben sich aufgrund der technischen Möglichkeiten neue technologische Verfahren für die Fertigung von Teilen. Bei der Bearbeitung von Kurven ist der Rundlauf des zu bearbeitenden Teiles von entscheidender Bedeutung für die Bearbeitungsgenauigkeit. Dieser Rundlauf kann mit Hilfe der Meßeinrichtung 14 gemessen werden und seine vorliegenden Ergebnisse werden korrigiert. Mit herkömmlichen Handmeßmitteln ist es fast unmöglich, Durchmesser und Kurven im um- Bereich zu messen. Mit Hilfe der Meßeinrichtung 14 wird durch die Kalibrierung an Meßnormalen in der Bearbeitungsmaschine das Messen unter Berücksichtigung des Temperaturganges in der Maschine möglich. Durch die integrierte Meßfunktion können im Bearbeitungsprozeß Messungen für Profile und Durchmesser durchgeführt werden. Bei der Bearbeitung von Profilen besteht die Möglichkeit nach der Messung einen Korrekturwert zu erzeugen, der sich aus dem Sollwert und der Abweichung unter Berücksichtigung von entsprechenden Korrekturstrategien ergibt. Durch diese Funktionalität können berechnete Bahn- und Geschwindigkeitsprofile korregiert bzw. überlagert werden. Hierdurch kann eine Kompensation aller auf Genauigkeit wirkenden Fehlerquellen folgen, wie Temperatur, Maschinengenauigkeit, Schleifdrücke usw. Zur Realisierung dieser Funktion ist die CNC-Steuerung mit einer Workstation gekoppelt, auf der die Berechnung der Meßergebnisse mit allen notwendigen Auswertungen und Erzeugung der Korrekturwerte läuft.With the help of the measuring device 14 , as a component of the cam milling and grinding machine, it is possible to manufacture a cam or CAM in one clamping and to measure accordingly. This integration of the measuring device 14 in the processing machine results in new technological processes for the production of parts due to the technical possibilities. When machining curves, the concentricity of the part to be machined is of crucial importance for the machining accuracy. This concentricity can be measured with the aid of the measuring device 14 and its present results are corrected. With conventional handheld measuring devices it is almost impossible to measure diameters and curves in the um range. With the aid of the measuring device 14 , the calibration on measuring standards in the processing machine enables measurement taking into account the temperature response in the machine. Thanks to the integrated measuring function, measurements for profiles and diameters can be carried out in the machining process. When processing profiles, it is possible to generate a correction value after the measurement, which results from the target value and the deviation, taking into account appropriate correction strategies. With this functionality, calculated path and speed profiles can be corrected or superimposed. This can compensate for all sources of error that affect accuracy, such as temperature, machine accuracy, grinding pressures, etc. To implement this function, the CNC control is linked to a workstation on which the measurement results are calculated with all the necessary evaluations and generation of the correction values.

Dieses Prinzip der Anordnung und Verknüpfungen der Meßeinrichtungen 14 ist bei einer Vielzahl von Werkzeugmaschinen einsetzbar. This principle of arranging and linking the measuring devices 14 can be used in a large number of machine tools.

BezugszeichenlisteReference list

11

Maschinenbett
Machine bed

22nd

Maschinenbett
Machine bed

33rd

Werkstückantrieb, C-Achse
Workpiece drive, C axis

44th

Werkstück
workpiece

55

Reitstock
Tailstock

66

Lünette
Bezel

77

Frässupport
Milling support

88th

Schlitten, großer Schleifsupport
Sledge, large grinding support

99

Schleifspindel I, großer Schleifsupport
Grinding spindle I, large grinding support

1010th

Kleiner Schleifsupport, Meßsupport
Small grinding support, measuring support

1111

Schwenkachse, B-Achse
Swivel axis, B axis

1212th

Schleifspindel
Grinding spindle

1313

Schleifspindel
Grinding spindle

1414

Meßeinrichtung
Measuring device

14.114.1

Höhenverstellung Meßeinrichtung
Height adjustment measuring device

14.214.2

Meßarm mit Rolle
Measuring arm with roller

14.314.3

Kapsel für Meßeinrichtung
Capsule for measuring device

14.414.4

Visier für Meßeinrichtung
Visor for measuring device

14.514.5

Zylinder Visier
Cylinder visor

1515

Schleifscheibe
Grinding wheel

Claims (3)

1. Werkzeugmaschine mit verschiedenen Bearbeitungsstationen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung (14) zur Messung von Durchmessern und/oder beliebiger Profile, wie z. B. Nocken- oder Exzentermessungen in die Nockenfräs- und Schleifmaschine integriert ist und mit deren CNC-Steuerung mittels Programmen und und den jeweiligen Bearbeitungseinheiten verbunden ist.1. Machine tool with different machining stations, characterized in that a measuring device ( 14 ) for measuring diameters and / or any profile, such as. B. cam or eccentric measurements is integrated in the cam milling and grinding machine and is connected to their CNC control by means of programs and the respective processing units. 2. Werkzeugmaschine mit verschiedenen Bearbeitungsstationen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Meßeinrichtung (14) auf einer CNC-gesteuerten Einheit angeordnet ist.2. Machine tool with different machining stations according to claim 1, characterized in that the arrangement of the measuring device ( 14 ) is arranged on a CNC-controlled unit. 3. Werkzeugmaschine mit verschiedenen Bearbeitungsstationen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die CNC-Steuerung ausgewertete Meßergebnisse und daraus ermittelte Korrekturwerte auf die entsprechende Bearbeitungsstation weitergibt.3. Machine tool with different machining stations after Claims 1 and 2, characterized in that the CNC control evaluated measurement results and correction values determined from them passes the corresponding processing station.
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