DE3634409C2

DE3634409C2 -

Info

Publication number: DE3634409C2
Application number: DE19863634409
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. 7252 Weil Der Stadt De Przyklenk; Peter 7320 Goeppingen De Willems; Hans-Juergen Dipl.-Ing. Ruben (Fh), 7000 Stuttgart, De
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1989-03-16
Also published as: DE3634409A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken durch magnetabrasives Schleifen und Polieren, bei der sich das zu bearbeitende Werkstück zusammen mit einem Polster aus einem magnetischen Schleif- oder Poliermittel zwischen den Polschuhen eines Magneten befindet, die in Richtung auf das Werkstück verstellbar beweglich gehaltert sind und bei der das Werkstück eine Relativbewegung in bezug auf das Schleif- bzw. Poliermittelpolster ausführt.The invention relates to a machine for processing Workpieces through magnetic abrasive grinding and Polishing the workpiece to be machined together with a pad made of a magnetic Abrasive or polishing agent between the pole pieces Magnets located towards the workpiece are adjustable and movably supported Workpiece a relative movement with respect to the grinding or polishing agent pad.

Das sogenannte magnetabrasive Schleifen ist als Verfahren zum Feinschleifen und Polieren von Werkstücken aller Art bekannt. Bei diesem Verfahren wird zwischen zwei Magnetpolen durch die Wirkung des magnetischen Feldes ein Polster aus einem magnetischen Schleif- oder Poliermittel in der Schwebe gehalten und es wird dadurch, daß sich das zu bearbeitende Werkstück relativ zu diesem Polster translatorisch und/oder rotierend bewegt, der gewünschte Abtrag an der Werkstückoberfläche erzielt.The so-called magnetic abrasive grinding is as Process for fine grinding and polishing workpieces known of all kinds. In this procedure, between two magnetic poles by the action of the magnetic A pad made of a magnetic grinding or Polish held in suspense and it will in that the workpiece to be machined is relative translational and / or rotating to this cushion moved, the desired removal on the workpiece surface achieved.

Eine Maschine der eingangs genannten Art ist dabei aus der DE 23 09 993 B2 bekannt. Bei dieser bekannten Maschine, die der Bearbeitung rotationssymmetrischer Werkstücke mittels des vorstehend beschriebenen Ver fahrens dient, wird das zu bearbeitende Werkstück um seine Längsachse rotierend zwischen den Polschuhen des Magneten bewegt, die ihrerseits um eine senkrecht zur Symmetrieachse des Werkstückes verlaufende Achse rotieren. Zur Einstellung der gewünschten Arbeitsspalt breite zwischen dem Werkstück und den Polschuhen vor Beginn des eigentlichen Bearbeitungsvorganges sind letztere dabei quer zur Werkstückachse verschiebbar geführt.A machine of the type mentioned above is off known from DE 23 09 993 B2. In this known Machine that is rotationally symmetrical Workpieces using the Ver used to drive, the workpiece to be machined its longitudinal axis rotating between the pole pieces of the Magnets, which in turn moved perpendicular to the Axis of symmetry of the workpiece rotate. To set the desired working gap width between the workpiece and the pole pieces Are the beginning of the actual machining process the latter guided displaceably transversely to the workpiece axis.

Um mit dem beschriebenen Verfahren auch Werkstücke mit komplizierter Geometrie bearbeiten zu können, ist es ferner eine bekannte Maßnahme, Polschuhe mit entsprechend ausgebildeter Negativform einzusetzen. Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, daß für jede Werkstückgeometrie entsprechend geformte Polschuhe bereitgehalten werden müssen.To also use the described method with workpieces to be able to edit complicated geometry also a known measure, with pole shoes appropriately trained negative form. However, this procedure has the disadvantage that for Pole shoes shaped according to each workpiece geometry must be kept ready.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Maschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es möglich ist, ohne großen Aufwand sowohl an Rüstzeiten als auch an Maschinenzubehör Werkstücke beliebiger Geometrie durch magnetabrasives Schleifen zu bearbeiten. The object of the invention is therefore a machine type mentioned in such a way that it is possible is, with little effort both on set-up times as well on machine accessories workpieces of any geometry to be processed by magnetic abrasive grinding.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine derartige Maschine einen Regelkreis zum selbst stätigen Einhalten eines konstanten Abstandes der Pol schuhe des Magneten von der Werkstückkontur aufweist, der sich aus den Polschuhen zugeordneten Stellantrieben, je einem jeden Polschuh zugeordneten Abstandssensor und einer Vergleicherschaltung zusammensetzt, welche die Meßwerte der Abstandssensoren mit einem fest vorge gebenen Abstandswert vergleicht.This object is achieved in that such a machine a control loop to yourself constantly maintaining a constant distance between the poles shoes of the magnet from the workpiece contour, the actuators assigned to the pole pieces, a distance sensor assigned to each pole piece and a comparator circuit which the Measured values of the distance sensors with a fixed pre compares the given distance value.

Indem bei der Maschine gemäß der Erfindung die Ver gleicherschaltung in weiterer Ausgestaltung Teil eines programmierbaren Prozeßrechners ist, ist es weiterhin möglich, durch entsprechende Programmierung des Rechners bei diesem Verfahren neben der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes auch dessen äußere Form zu beeinflussen.By ver. In the machine according to the invention equalization in a further embodiment part of a programmable process computer, it is still possible by programming the computer accordingly in this process in addition to the surface condition of the workpiece to influence its outer shape.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher er läutert werden. Die Figur zeigt dabei eine erfindungs gemäße Maschine in schematischer Darstellung.In the following the invention is based on one in the Drawing he illustrated embodiment closer to be refined. The figure shows a fiction appropriate machine in a schematic representation.

Die Maschine zum magnetabrasiven Schleifen und Polieren besteht im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels zunächst aus einem Magneten 1 mit einem annähernd U-förmigen Magnetkern, auf den eine Reihe von stromdurchflossenen Spulen 2 bis 6 angeordnet ist. Mit oder ohne Luftspalt 7 vom Magnetkern getrennt, sind ferner zwei Polschuhe 8 und 9 vorgesehen. Zwischen diesen Polschuhen 8 und 9 mit variabler Polform an den einander zugewandten Enden befindet sich ein durch Schleifen bzw. Polieren zu bearbeitendes Werkstück 10. In the case of the exemplary embodiment shown, the machine for magnetically abrasive grinding and polishing initially consists of a magnet 1 with an approximately U-shaped magnetic core, on which a row of current-carrying coils 2 to 6 is arranged. With or without an air gap 7 separated from the magnetic core, two pole pieces 8 and 9 are also provided. A workpiece 10 to be machined by grinding or polishing is located between these pole pieces 8 and 9 with a variable pole shape at the mutually facing ends.

Wie in der Zeichnung angedeutet, sind die beiden Polschuhe 8 und 9 in Richtung auf das Werkstück 10 beweglich gehaltert. Zu ihrer Verstellung sind dabei zwei Stellantriebe 11 und 12 vorgesehen, die jeweils über eine Welle 13 bzw. 14 auf die Polschuhe 8 bzw. 9 wirken. Die Stellantriebe 11; 12 sind im Falle des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung als elektrische Schrittmotoren ausgebildet. Sie können aber im Rahmen der Erfindung auch als Gleichstrommotoren ausgebildet sein, die mit einem Winkelgeber sowie gegebenenfalls mit einem Verstellgetriebe ausgerüstet sind. Ebenso ist es aber auch möglich, statt dessen entweder einen hydraulischen Verstellzylinder oder einen Druckluftzylinder mit einer Wegmeßeinrichtung vorzusehen.As indicated in the drawing, the two pole pieces 8 and 9 are movably supported in the direction of the workpiece 10 . Two actuators 11 and 12 are provided for their adjustment, each of which acts on the pole shoes 8 and 9 via a shaft 13 and 14, respectively. The actuators 11; 12 are designed as electrical stepper motors in the case of the exemplary embodiment of the invention described here. However, within the scope of the invention, they can also be designed as DC motors which are equipped with an angle encoder and, if appropriate, with an adjustment gear. However, it is also possible to provide either a hydraulic adjusting cylinder or a compressed air cylinder with a displacement measuring device instead.

In all diesen Fällen sind die Stellantriebe 11 und 12 Teil eines Regelkreises zum selbstätigen Einhalten des Abstandes der Polschuhe 8, 9 des Magneten 1 von der Werkstückkontur. Dieser Regelkreis enthält eine Ver gleicherschaltung 15, die im Fall des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung Teil eines Prozeß rechners ist, der entsprechend der Geometrie des zu bearbeitenden Werkstücks 10 programmiert ist und der die Bewegung der Polschuhe 8 und 9 steuert. Die Vergleicher schaltung 15 bzw. der Prozeßrechner kann dabei zugleich, wie in der Zeichnung angedeutet (gestrichelt), mit einer Vorschubeinrichtung 16 für das Werkstück 10 verbunden sein, so daß auch der Werkstückvorschub vom Prozeß rechner gesteuert werden kann. Es ist andererseits aber auch möglich, eine zeitlich konstante Vorschubgeschwin digkeit für das Werkstück 10 vorzusehen, die unabhängig vom Regelkreis erfolgt. In all these cases, the actuators 11 and 12 are part of a control circuit for automatically maintaining the distance between the pole shoes 8, 9 of the magnet 1 and the workpiece contour. This control circuit contains a comparator circuit 15 , which in the case of the exemplary embodiment of the invention described here is part of a process computer which is programmed according to the geometry of the workpiece 10 to be machined and which controls the movement of the pole pieces 8 and 9 . The comparator circuit 15 or the process computer can at the same time, as indicated in the drawing (dashed), be connected to a feed device 16 for the workpiece 10 , so that the workpiece feed can be controlled by the process computer. On the other hand, it is also possible to provide a constant feed speed for the workpiece 10 , which is independent of the control loop.

Wie weiterhin in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet, sind ferner Abstandssensoren 17 und 18 vorgesehen, die beispielsweise am dem Werkstück zugewandten Ende der Polschuhe 8 und 9 angeordnet sind. Diese Abstandssensoren 17 und 18 sind mit der Vergleicher schaltung 15 bzw. dem Prozeßrechner verbunden und dienen als Istwertgeber zur Erfassung des Abstandes zwischen den Spitzen der Polschuhe 8 bzw. 9 und dem Werkstück 10. Diese Information kann entweder, sofern vorhanden, in den Prozeßrechner eingespeist werden und dadurch zur Ansteuerung der Stellantriebe 11 und 12 dienen, sie kann aber auch direkt der Vergleicherschaltung 15 zugeführt werden, die Bestandteil des Regelkreises ist. Dieser Regelkreis, der sowohl in analoger als auch in digitaler Schaltungstechnik aufgebaut sein kann, ermöglicht über die Stellantriebe 11 und 12 ein Nachführen der Polschuhe 8 und 9 im Sinne einer selbsttätigen Anpassung an die Werkstückkontur.As further indicated by dash-dotted lines in the drawing, distance sensors 17 and 18 are also provided, which are arranged, for example, on the end of the pole shoes 8 and 9 facing the workpiece. These distance sensors 17 and 18 are connected to the comparator circuit 15 and the process computer and serve as actual value sensors for detecting the distance between the tips of the pole pieces 8 and 9 and the workpiece 10th This information can either, if available, be fed into the process computer and thereby serve to control the actuators 11 and 12 , but it can also be fed directly to the comparator circuit 15 , which is part of the control loop. This control loop, which can be constructed in both analog and digital circuit technology, enables the pole shoes 8 and 9 to be adjusted via the actuators 11 and 12 in the sense of an automatic adaptation to the workpiece contour.

Der angestrebte Abtrag an der Werkstückoberfläche wird nun dadurch erzielt, daß ein pulverförmiges Schleif- bzw. Poliermittel 19 aus einem magnetischen Material in den Bereich der Polschuhe 8 und 9 eingebracht wird, wo es sich aufgrund des zwischen den Polschuhen 8; 9 bestehenden Magnetfeldes in Form eines Schleifmittelpolsters ent sprechend dem Verlauf der magnetischen Feldlinien ver teilt. Es kann eine einfache Gestalt der Polschuhe 8; 9 Verwendung finden. Eine zugespitze Ausbildung der Polschuhe 8; 9 bewirkt eine Konzentration der Magnetfeld linien im Bereich der gemeinsamen Mittelachse der Polschuhe 8 und 9. In diesem Bereich liegt dabei die größte Dichte an Schleif- bzw. Poliermittel vor. Indem das Werkstück 10 sowohl translatorisch als auch drehend in diesem Schleifmittelpolster bewegt wird, erfolgt die Bearbeitung seiner Oberfläche. Die vom Regelkreis 15 bewirkte Verstellung der Polschuhe 8 und 9 beeinflußt dabei die Stärke des Abtrages. Auf diese Weise ist es einerseits möglich, auch bei komplizierten Werkstück geometrien eine gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit zu erzielen, indem der Abstand zwischen den Polschuhen 8; 9 und der Werkstückoberfläche in allen Bereichen der lateralen Werkstückerstreckung konstant gehalten wird, andererseits kann durch gezielte Veränderung dieses Abstandes die äußere Form des Werkstückes 10 beeinflußt werden.The desired removal on the workpiece surface is now achieved in that a powdery abrasive or polishing agent 19 made of a magnetic material is introduced into the area of the pole pieces 8 and 9 , where it is due to the between the pole pieces 8; 9 existing magnetic field in the form of an abrasive pad corresponding to the course of the magnetic field lines ver. A simple shape of the pole shoes 8; 9 Finding use. A pointed formation of the pole shoes 8; 9 causes a concentration of the magnetic field lines in the region of the common central axis of the pole pieces 8 and 9 . In this area there is the greatest density of abrasives and polishes. By moving the workpiece 10 both translationally and rotating in this abrasive pad, the surface is machined. The adjustment of the pole shoes 8 and 9 caused by the control circuit 15 influences the strength of the removal. In this way it is possible, on the one hand, to achieve a uniform surface finish even with complicated workpiece geometries by the distance between the pole pieces 8; 9 and the workpiece surface is kept constant in all areas of the lateral workpiece extension; on the other hand, the external shape of the workpiece 10 can be influenced by deliberately changing this distance.

Claims

1. Machine for machining workpieces by magnetically abrasive grinding and polishing, in which the workpiece to be machined is located together with a pad made of a magnetic grinding or polishing agent between the pole pieces of a magnet, which are movably supported in the direction of the workpiece and in which the workpiece performs a relative movement with respect to the abrasive or polishing agent pad, characterized in that it has a control circuit for automatically maintaining a constant distance between the pole pieces ( 8; 9 ) of the magnet ( 1 ) and the workpiece contour, the from the pole pieces (8, 9) is composed and a Vergleicherschal device (15) that the measured values of the distance sensors (17 assigned actuators (11; 12), each one to each pole piece (8;; 9) associated with the distance sensor (18 17); 18 ) compared with a fixed distance value.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the comparator circuit ( 15 ) is part of a programmable process computer.

3. Machine according to claim 2, characterized in that the process computer controls a feed drive ( 16 ) for the workpiece ( 10 ).

4. Machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the actuators ( 11; 12 ) are designed as units coupled to a displacement measuring piston cylinder.