DE3736463A1 - Schleifmaschine und mit dieser durchgefuehrtes verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schleifmaschine mit einer am Schleifmaschinen-Arbeitstisch angebrachten Abziehvorrichtung für die Schleifscheibe und einer Meßeinrichtung zum überprüfen der Ist-Lage der Spitze des bzw. jedes Abziehelements der Abziehvor­ richtung bezüglich einer Soll-Lage sowie einer automatischen Steuerung für das Abziehen und das Schleifen, wobei die Meßein­ richtung für die Abziehvorrichtung mit der Steuerung für das Schleifen verbunden ist.

Bei derartigen Schleifmaschinen handelt es sich um sogenannte Flachschleifmaschinen mit einer hin- und hergehenden Relativbewegung zwischen der rotierenden Schleif­ scheibe und dem Werkstück, wobei insbesondere letzteres hin- und herbewegt wird. In diesem Falle befindet sich das zu schleifende Werkstück auf dem hin- und herverschiebbaren Arbeitstisch der Schleifmaschine. In der einen Richtung wird geschliffen, während die Bewegung in Gegenrichtung lediglich den Rückhub darstellt, bei dem zumindest kein nennenswertes Abschleifen mehr erfolgt. Die Schleifscheibe wird von Zeit zu Zeit mit Hilfe einer Abzieh­ vorrichtung "bearbeitet". Zum einen wird dadurch eine saubere Oberfläche geschaffen und zum anderen dient die Abziehvorrichtung evtl. auch zur Bildung eines genau vorgegebenen Profils am Schleifscheibenumfang. Mit einer derart profilierten Schleif­ scheibe können dann entsprechend profilierte Werkstücke geschlif­ fen werden.

Die Abziehvorrichtung ist mit wenigstens einem, vorzugsweise aber mit beispielsweise zwei in Vorschubrichtung des Tisches hin­ tereinander angeordneten Abziehelementen ausgestattet. Es handelt sich dabei um Elemente, die an ihrem freien Ende spitz zulaufen und mit Diamanten besetzt sind. Die Spitze ist etwas abgerundet. Wenn die Mantelfläche der Schleifscheibe ein einfacher Kreiszy­ linder ist, so bewegt man die Spitze beim Abziehen parallel zur Lagerachse der Schleifscheibe. Die Abziehelemente erstrecken sich beispielsweise in vertikaler Richtung von unten nach oben und sind dabei vorzugsweise an einem im wesentlichen horizontalen Arm gehalten, der sich bei am Maschinentisch befestigter Abziehvor­ richtung, etwa in Verschieberichtung, des Tisches erstreckt. Die­ ser Arm kann um eine parallel zu seiner Längsachse verlaufende Achse derart gedreht werden, daß das Abziehelement um einen be­ stimmten Winkel verschwenkt wird, wobei die Spitze ihre Höhenlage zumindest in etwa beibehält. Man kann somit Umfangsnuten in der Schleifscheibe bearbeiten oder abziehen, die einen anderen Flan­ kenverlauf haben als die Mantellinien der senkrechten Spitze der Abziehelemente.

Mit Hilfe einer Überprüfeinrichtung muß aber vor dem Abziehen und insbesondere nach dem Verschwenken der Abziehelemente die Ist- Lage der abgerundeten Spitze jeweils genau ermittelt werden. Weicht sie von der Soll-Lage ab, so muß dies in der Steuerung im Sinne einer Nullstellung der Differenz von Soll-Wert und Ist-Wert über eine Veränderung des Soll-Werts berücksichtigt werden. Sitzt also beispielsweise die Spitze zu tief, so muß beim Abziehen die Schleifscheibe um diesen Betrag abgesenkt oder der Tisch mit der Abziehvorrichtung um diesen Betrag angehoben werden. Wenn zwi­ schen dem Schleifen und dem Abziehen ohnehin eine Relativverstel­ lung zwischen Schleifscheibe und Abziehvorrichtung in vertikaler Richtung erforderlich ist, so muß dieser Betrag um den Betrag der Differenz von Soll-Wert und Ist-Wert je nach Abweichung ver­ größert oder verringert werden.

Wenn die Schleifscheibe gemäß den vorgegebenen Werten der Steue­ rung korrekt abgezogen sowie gegenüber dem zu schleifenden Werk­ stück korrekt ausgerichtet ist und das Werkstück trotzdem eine Maßabweichung aufweist, so muß, beispielsweise bei einer Abwei­ chung der Werkstückhöhe, der Werkstücktisch und/oder die Schleif­ scheibe in Höhenrichtung des Werkstücks um den entsprechenden Be­ trag verstellt werden. Dies bedeutet eine Verstellung des Soll- Werts für das Schleifen. Eine solche Verstellung kann eine Ver­ stellung des entsprechenden Sollwerts für das Abziehen nach sich ziehen.

Es ist verhältnismäßig aufwendig, das Werkstück zu vermessen, die Abweichung festzustellen und dann die Maschine entsprechend zu verstellen bzw. das Programm bei einer Programmsteuerung entsprechend zu korrigieren.

Um hier eine Verbesserung zu schaffen, wird erfindungsgemäß vor­ geschlagen, daß die Schleifmaschine nach dem Oberbegriff des An­ spruchs eins gemäß dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs aus­ gebildet ist. Durch die Anbringung einer zusätzlichen Meßeinrich­ tung für das geschliffene Werkstück kann man Größen- bzw. Formab­ messungen des Werkstücks von der Soll-Größe bzw. Soll-Form in gleicher Weise ermitteln wie eine "Fehlstellung" des oder der Ab­ ziehelemente gegenüber dem vorgegebenen in der Steuerung berück­ sichtigten Soll-Wert. Unter Ausnützung der bereits vorhandenen Steuerung, insbesondere Programmsteuerung, kann man nun mit Hilfe des ermittelten Meßwerts oder der ermittelten Meßwerte der zu­ sätzlichen Meßeinrichtung über eine rechnerische Berücksichtigung des zusätzlichen Meßergebnisses eine vollautomatische Korrektur im Sinne eines maß- und formrichtigen Werkstücks bewirken. Der oder die ermittelten Meßwerte der zusätzlichen Meßeinrichtung er­ geben einen Korrekturfaktor zur Relativverstellung von Werkstück und Schleifscheibe. Nach der Berücksichtigung des Korrekturwerts in der Steuerung der Schleifmaschine bzw. im Programm für das au­ tomatische Schleifen entsteht zwangsläufig ein form- und maßrich­ tiges Werkstück. Weil jedoch mit dieser Verstellung auch eine re­ lative Positionsänderung zwischen Abzieheinrichtung und Schleif­ scheibe verbunden ist, gewinnt man mittels der zusätzlichen Meß­ einrichtung noch einen zweiten Korrekturfaktor, der für die Kor­ rektur des Abrichtvorganges verwendet wird. Anders ausgedrückt, wird aufgrund der Verstellung beispielsweise der Schleifscheibe gegenüber dem Werkstück über die zusätzliche Meßeinrichtung auch die Relativlage zwischen Schleifscheibe und Abziehvorrichtung verändert. Der Betrag dieser Veränderung, beispielsweise in senk­ rechter Richtung zur Verschiebbewegung des Tisches und zu dessen Ebene, muß bei der Relativausrichtung von Abiehvorrichtung und Schleifscheibe berücksichtigt bzw. zusätzlich berücksichtigt wer­ den. Man erreicht dies durch eine entsprechend dem Meßergebnis der zusätzlichen Meßeinrichtug entsprechende Korrektur des Soll- Werts für den Abziehvorgang.

Beim Schleifen findet in der Regel ein Drei-Koordinaten-System Anwendung. Dabei verläuft beispielsweise die Hin- und Herbewegung des Maschinen- oder Werkstücktisches in X-Richtung und eine Quer­ verstellung des Tisches in Z-Richtung. Die Schleifscheibe wird dann in Y-Richtung gegen das Werkstück hin zugestellt. Außerdem kann man an Stelle des Tisches oder zusätzlich auch die Schleif­ scheibe in Z-Richtung verstellbar ausbilden. Demzufolge muß zu­ mindest die zusätzliche Meßeinrichtung in der Lage sein, Abwei­ chungen wenigstens in X- und Y-Richtung, vorzugsweise aber auch in Z-Richtung feststellen zu können. Bei einer derartigen Maschi­ ne ist dann auch die Steuerung als X-Y-Z-Steuerung, insbesondere Programmsteuerung, ausgebildet, und dies bedeutet, daß man auch für das Abziehen eine entsprechende Meßeinrichtung benötigt. Be­ züglich der Erfindung bedeutet dies, daß Abweichungen in jeder Koordinatenrichtung einen entsprechenden Korrekturfaktor sowohl für den Schleif- als auch den Abziehvorgang ergeben.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß in Richtung des Arbeitshubs des Schleifmaschinen-Arbeitstisches gesehen, die Meß­ einrichtung vor und die zusätzliche Meßeinrichtung hinter der Schleifscheibe angeordnet ist. Das Werkstück wird also zunächst unter der Schleifscheibe hindurchbewegt und abgeschliffen. Nach­ folgend gelangt es, ggfs. aufgrund eines besonderen Steuerbe­ fehls, in den Bereich der zusätzlichen Meßeinrichtung. Der Ar­ beitshub des Arbeitstisches muß entsprechend lang sein oder ver­ längert werden. Dabei kann dann das Werkstück bei den vorne ange­ gebenen Koordinatenrichtungen sowohl in X-Richtung als auch in Y- Richtung abgetastet werden. Ein Abtasten in Z-Richtung setzt eine entsprechende Querverstellung des Werkstücks und/oder der zusätz­ lichen Abtasteinrichtung voraus. Man kann auch nach einer gewis­ sen Relativverstellung in Z-Richtung erneut eine Abtastung in X- und Y-Richtung durchführen.

Die zusätzliche Meßeinrichtung ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in der Art eines Tasters ausgebildet oder weit einen solchen auf. Sie kann gleich oder ähnlich ausgebildet sein wie die Meßeinrichtung für die Abziehelemente.

Eine weitere Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Taster als berührungslos arbeitender Taster ausgebildet ist. Das berührungslose Messen ist in mancherlei Hinsicht vor­ teilhafter als das berührende, jedoch vielfach mit größerem Auf­ wand verbunden. Bei besonders hohen Genauigkeitsanforderungen und häufig vorzunehmenden Messungen kann die berührungslose Meßmetho­ de insgesamt aber doch günstiger sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß die zusätzliche Meßeinrichtung zumindest in horizon­ taler Richtung quer zur Verschieberichtung des Arbeitstisches verstellbar ist. Statt dessen kann man aber auch eine ortsfeste Meßeinrichtung, also eine gegenüber dem Maschinenständer nicht verstellbare Meßeinrichtung, verwenden.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks und zum Abrichten der Schleif­ scheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 so weiterzubilden, daß auf schnelle und sichere Weise die Herstellung maßgenauer Werkstücke möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 entsprechend dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs abläuft. Die relative Ausrichtung der Schleifscheibe gegenüber dem Werkstück einerseits und der Abzieheinrichtung andererseits wird in herkömmlicher Wei­ se durchgeführt. Dies geschieht über eine entsprechende Steuerung der Schleifmaschine, insbesondere eine Programmsteuerung, welche die notwendigen Bewegungen des Schleifmaschinen-Arbeitstisches und ggf. auch der Schleifscheibe beim Schleifen einerseits und beim Abziehen andererseits, bzw. beim Übergang von einem zum an­ deren in vorgegebener Weise steuert. Wenn nun aufgrund einer zu­ sätzlichen Messung eine Maßabweichung am geschliffenen Werkstück festgestellt wird, so bewirkt dies eine entsprechende Konturver­ schiebung. Die Schleifscheibe muß gegenüber dem nachfolgend zu schleifenden Werkstück bzw. nachzuschleifenden Werkstück um einen Betrag verstellt werden, welcher der Maßabweichung entspricht. Gleichwertig ist eine entsprechende Verstellung des Maschinen­ tisches in Gegenrichtung. Das bedeutet, daß mit Hilfe der zusätz­ lichen Meßeinrichtung auf die Soll-Wert-Vorgabe für das Schleifen im Sinne einer Nullstellung des Differenzwertes zwischen Soll-Maß und Ist-Maß eingewirkt wird. Diese Berücksichtigung der Maßabwei­ chung im Programm für das Schleifen kann eine Verlängerung für die Einstellung beim Abtasten nach sich ziehen, was ebenfalls in einer Korrektur des Soll-Werts für die Abtasteinrichtung zur Aus­ wirkung kommen muß. Demnach ist also dieses Verfahren geeignet, auf einer Schleifmaschine mit einer Abzieheinrichtung am Maschi­ nentisch unter Zuhilfenahme einer Meßeinrichtung sowie einer zu­ sätzlichen Meßeinrichtung Werkstücke rasch und äußerst genau her­ zustellen und vor allen Dingen vollautomatisch Veränderungen, beispielsweise durch die Abnutzung der Schleifscheibe, sofort in richtigem Sinne zu korrigieren. Der Mehraufwand ist verhältnis­ mäßig gering und macht sich durch die Vermeidung von Ausschuß so­ wie die vollautomatische Arbeitsweise in kürzester Zeit bezahlt. Außerdem ist man bei diesem Verfahren und bei Verwendung dieser Schleifmaschine nach dem Einstellen und Programmieren auf beson­ dere Fachkräfte nicht mehr angewiesen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläu­ tert. Die Zeichnung zeigt eine Schleifmaschine in Schrägbilddar­ stellung schematisiert.

Der Arbeitstisch 1 der Flachschleifmaschine ist im Sinne des Doppelpfeils X hin- und herverschiebbar. Beispielsweise an seinem linken Ende ist eine Abziehvorrichtung 2 befestigt. An einem Arm 3 der Abziehvorrichtung sind in X-Richtung gegeneinander versetzt zwei Abziehelemente 4 und 5 angebracht. Deren Spitzen 6 bzw. die Lage dieser Spitzen kann mit Hilfe einer Meßeinrichtung 7 be­ rührungslos oder berührend abgetastet werden. Der Arm 3 kann bei­ spielsweise im Sinne des Doppelpfeils 8 um eine etwa in seiner Längserstreckung verlaufende oder hierzu parallele Achse gedreht werden. Auf diese Weise ist es möglich, Flanken in Umfangsnuten der Schleifscheibe 9 abzuziehen, deren Winkel größer ist als der Spitzenwinkel der Abziehelemente 4. Im übrigen ist die Schleif­ scheibe 9 am Ständer 10 oder dgl. der Schleifmaschine im Sinne des Doppelpfeils Y auf- und abverstellbar. Der Umfang der Schleifscheibe muß nicht notwendigerweise kreiszylindrisch sein, vielmehr sind auch hiervon abweichende Formen möglich und ge­ bräuchlich. Damit können dann auch profilierte Werkstücke 11 ge­ schliffen bzw. hergestellt werden. Zumindest wenn die Schleif­ scheibe lediglich auf- und abverschiebbar ist, so kann der Ma­ schinentisch außer einer Bewegung in X-Richtung auch noch eine solche in Z-Richtung ausführen.

Die Schleifmaschine ist mit einer schematisch dargestellten Steuerung 12 ausgestattet, wobei es sich in bevorzugter Weise um eine Programmsteuerung handelt. Eine entsprechende Eingabeeinheit ist mit 13 bezeichnet. Mit dieser Einrichtung 12, 13 werden alle Bewegungen der Maschine, also beispielsweise die Tischbewegung, der Antrieb und die Zustellung der Schleifscheibe sowie der über­ gang vom Arbeiten zum Abziehen und umgekehrt gesteuert, insbeson­ dere programmgesteuert. Wenn bei der Überprüfung der Ist-Lage des oder der Abziehelemente 4, 5 eine Abweichung von ihrer Soll-Lage festgestellt wird, so muß diese Differenz vor dem Abziehen durch eine entsprechende Korrektur des eingestellten oder programmier­ ten Wertes berücksichtigt werden. Geschieht dies beispielsweise durch Anheben des Tisches in Y-Richtung, so verändert sich da­ durch auch die relative Höhenlage zwischen Werkstück 11 und Schleifscheibe 9. Demzufolge muß die Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage der Abziehelemente 4 und 5 in dem Sinne berücksich­ tigt werden, daß nach dem Abziehen der korrekte Abstand des Werk­ stücks zur Schleifscheibe wieder hergestellt oder aber ein im Programm vorgesehener Wert für die relative Höhenverstellung von Werkstück und Schleifscheibe dementsprechend geändert wird.

Erfindungsgemäß ist nun diese Schleifmaschine mit einer zusätzli­ chen Meßeinrichtung 14 ausgestattet. Ihr berührungslos oder be­ rührend arbeitendes Abtastinstrument 15 ermittelt die tatsächli­ che Form und Abmessung des Werkstücks 11 nach dem Schleifen. Beim Ausführungsbeispiel wird das Werkstück zu diesem Zwecke an der maschinenfesten zusätzlichen Meßvorrichtung bzw. deren Abtastele­ ment 15 vorbeibewegt. Eine Verschiebung in X-Richtung ermöglicht eine Erfassung von Abweichungen in X- und in Y-Richtung. Ver­ schiebt man den Maschinentisch in Z-Richtung, so kann man auch Formabweichungen in dieser Richtung ermitteln. In Arbeits-Vor­ schubrichtung des Werkstücks 11 gesehen, befindet sich die Meß­ einrichtung 7 vor der Schleifscheibe 9 und die zusätzliche Meß­ einrichtung 14 dahinter.

Wenn mit Hilfe der zusätzlichen Meßeinrichtung 14 eine Maßabwei­ chung des Werkstücks vom Soll-Maß festgestellt wird, also bei­ spielsweise eine Dickenabweichung quer zur Ebene und Verschiebe­ richtung des Arbeitstisches 1, so wird der Differenzbetrag zwi­ schen Soll-Wert und Ist-Wert für eine entsprechende Korrektur herangezogen. Er liefert einen Korrekturfaktor für das Schleifen einerseits und das Abziehen andererseits. Dies erfordert jedoch nicht notwendigerweise eine Verstellen der Schleifscheibe oder des Arbeitstisches, vielmehr reicht es in vorteilhafter Weise aus, wenn man den Soll-Wert für das Schleifen einerseits und das Abziehen andererseits entsprechend dieser Differenz des Werk­ stücks-Soll-Werts vom Werkstück-Ist-Wert in der Steuerung ent­ sprechend berücksichtigt.

Claims (6)

1. Schleifmaschine mit einer am Schleifmaschinen-Arbeitstisch angebrachten Abziehvorrichtung für die Schleifscheibe und einer Meßeinrichtung (7) zum Überprüfen der Ist-Lage der Spitze (6) des bzw. jedes Abziehelements (4, 5) der Abziehvorrichtung (2) bezüg­ lich einer Soll-Lage sowie einer automatischen Steuerung (12, 13) für das Abziehen und das Schleifen, wobei die Meßeinrichtung (7) für die Abziehvorrichtung (2) mit der Steruerung (12, 13) für das Schleifen verbunden ist, gekennzeichnet durch eine zusätzli­ che Meßeinrichtung (14) für das geschliffene Werkstück (11), die mit der automatischen Steuerung (12, 13) für das Schleifen und das Abziehen verbunden ist und die Soll-Werte für die Relativlage von Schleifscheibe (9) und Arbeitstisch (1) bzw. Abziehvorrich­ tung (2) korrigierend verstellt.

2. Schleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des Arbeitshubs des Schleifmaschinen-Arbeitstisches (1) gesehen, die Meßeinrichtung vor und die zusätzliche Meßein­ richtung (14) hinter der Schleifscheibe (9) angeordnet ist.

3. Schleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die zusätzliche Meßeinrichtung (14) in der Art eines Tasters (15) ausgebildet ist, bzw. einen solchen aufweist.

4. Schleifmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Taster (15) als berührungslos arbeitender Taster ausgebildet ist.

5. Schleifmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Meßeinrich­ tung (14) zumindest in horizontaler Richtung quer zur Verschiebe­ richtung des Arbeitstisches (1) verstellbar ist.

6. Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks und zum Abrichten der Schleifscheibe, durchgeführt mit der Schleifmaschine nach we­ nigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mit einer Meßeinrichtung die Ist-Lage der Spitze des bzw. jedes Abziehele­ ments ermittelt, in der Steuerung der Schleifmaschine für das Schleifen und Abziehen mit einem einprogrammierten Soll-Wert ver­ glichen und bei einer Abweichung von Ist- und Soll-Wert durch ei­ ne Soll-Wert-Verstellung für das Abziehen im Sinne einer Null­ stellung der Differenz berücksichtigt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß zusätzlich das geschliffene Werkstück abgetastet bzw. gemessen wird und bei einer Abweichung des Ist-Maßes vom Soll-Maß der oder die Soll-Werte für das Schleifen im Sinne einer Null­ stellung der Differenz verstellt und der oder die Soll-Werte für das Abziehen dementsprechend verstellt werden.