DE4036283C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Zylinderschleifmaschinen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Zylinderschleifmaschinen

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Description

Ganz allgemein betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur Steuerung von Zylinderschleifmaschinen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine mit den Schritten des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine mit den Schritten des Oberbegriffs des Patentanspruchs 11 und eine Steuervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen für eine Zylinderschleifmaschine sind aus der DE-OS 24 10 375 bekannt. Bei einer derartigen Zylinderschleifmaschine wird ein Schleifrad in eine zur Achse des Werkstückes senkrechten Richtung bewegt und eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Schleifrad-Haltetisch erfolgt in Richtung der Achse des Werkstücks. Außerdem ist eine Halteeinrichtung mit einem oder mehreren einstellbaren Auflageelementen zur Halterung des Werkstückes in einem dem Schleifrad gegenüberliegenden Bereich vorgesehen. Eine Steuereinrichtung nimmt eine Einstellung der Auflageelemente der Haltereinrichtung so vor, daß diese in Abhängigkeit von dem Vorschub in eine Richtung senkrecht zur Werkstückachse in Abhängigkeit von der Vorschubgeschwindigkeit des Schleifrades eingestellt werden. Ferner ist ein Berührungssensor auf der Werkstückauflageseite montiert und eine Steuereinheit ist für die Steuerung des Berührungssensors vorgesehen. Dieser Sensor ist vorgesehen um zu ermöglichen, daß die Auflageelemente zunächst dicht an den Umfang des Werkstückes gesteuert werden können. Dann werden mit einer festen Zustellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Vorschub des Schleifrades die Auflagen in eine Richtung senkrecht zur Werkstückachse zugeführt. Dies ermöglicht zwar ein festes Halten des Werkstückes, jedoch nur an der jeweiligen axialen Position des Werkstückes, an der sich das Auflageelement und das Schleifrad gerade befinden. Ferner umfaßt die Steuervorrichtung eine Meßeinrichtung, um das Schleifen des Werkstückes auf ein vorbestimmtes Maß zu signalisieren. Weder mit der Meßvorrichtung, noch mit dem auf der Werkstückauflageseite montierten Berührungssensor, noch mit der Steuerung bzw. Einstellung einer einzelnen Auflage gemäß der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeuges kann jedoch erreicht werden, daß eine Durchbiegung als auch Schwingungen des Werkstücks beim Schleifen verhindert werden, insbesondere wenn es sich um das Schleifen eines langen Zylinders von verhältnismäßig kleinem Durchmesser handelt.
Aus der GB 20 10 144 A ist eine Zylinderschleifmaschine bekannt, bei ein der von einem Auflageelement gehaltenes Werkstück mit einem Schleifrad bearbeitet wird, welches in einer Richtung senkrecht zur Werkstückachse bewegbar ist. Das Auflageelement besteht aus zwei Auflageschuhen, die das Werkstück rechtwinklig zueinander stützen. Gegenüber einem Auflageschuh ist eine Meßeinrichtung zur Durchmessermessung des Werkstückes vorgesehen. Beim Schleifen wird eine koordinierte Bewegung des Vorschubs des Schleifrades sowie des Vorschubes des Anlageelementes in Richtung des Werkstückes vorgenommen. Das Verfahren zum Schleifen des Werkstückes wird in Abhängigkeit von vorgegebenen Durchmessersignalen vorgenommen, derart, daß eine Abnutzung der Auflageschuhe aufgrund der Reibung zwischen den Schuhen und dem Werkstück kompensiert werden kann. Diese Zylinderschleifmaschine ist speziell dafür vorgesehen, ein Werkstück sicher halten zu können und ist so ausgelegt, daß eine Abnutzung der Auflageschuhe das Steuerverfahren nicht ungünstig beeinflußt. Eine spezielle Unterdrückung von Durchbiegungen und Schwingungen ist bei dieser Zylinderschleifmaschine nicht vorgesehen.
Die erfindungsgemäße Problematik soll im folgenden anhand eines Beispiels erläutert werden. Um ein schlankes, zylindrisches Werkstück mit hoher Genauigkeit zu bearbeiten, ist es erforderlich, die Zylinderschleifmaschine derart zu steuern, daß eine Achse, die einen Spindelstock und einen Reitstock miteinander verbindet, die dazu verwendet werden, die beiden Enden des Werkstückes zu halten, parallel zur Bewegungsrichtung eines Schleifrades oder des zylindrischen Werkstückes ist. Eine Durchbiegungs-Unterdrückungsvorrichtung, die mit Auflageelementen zum Erfassen des zylindrischen Werkstückes ausgestattet ist, ist an einer einem Schleifrad gegenüberliegenden Position vorgesehen, um die Durchbiegung des Zwischenabschnitts des zylindrischen Werkstückes zu verhindern, die eine Durchbiegung oder eine Schwingung des Schleifrades verursacht.
Bisher wurden die Einstellungen der Parallelstellung der Achsen und der Auflageelemente der Durchbiegung- Unterdrückungsvorrichtung von Hand vorgenommen. Jedoch wurde in den letzten Jahren das Halten des Werkstücks bei Schleifmaschinen automatisiert. Wie beispielsweise in der JP-62-5751 (1987) offenbart ist, wurde eine Schleifmaschine vorgeschlagen, die eine Werkstückhaltevorrichtung mit einer Größenmeßvorrichtung umfaßt, die den Durchmesser des zylindrischen Werkstückes abmißt, um den Anlagezustand der Auflageelemente der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung gegen das zylindrische Werkstück zu erfassen.
Wie vorstehend erläutert, wurde bei einer bekannten Schleifmaschine, die mit einer Werkstückhaltevorrichtung ausgestattet ist, eine Größenmeßvorrichtung vorgesehen, um den Anlagezustand der Auflageelemente der Durchbiegung- Unterdrückungsvorrichtung gegen ein zylindrisches Werkstück zu erfassen, um einen nicht zufriedenstellenden Haltezustand der Werkstückhaltevorrichtung zu verhindern und eine genaue Betriebsweise der Werkstückhaltevorrichtung zu gewährleisten.
Die Längsachse des zylindrischen Werkstückes neigt dazu, nicht- parallel mit der Bewegungsrichtung des zylindrischen Werkstückes oder dessen Achse zu werden, bedingt durch die Durchbiegung des mittigen Abschnittes, besonders eines zylindrischen Werkstückes von verhältnismäßig kleinem Durchmesser, wobei die Bearbeitungsgenauigkeit sich verringert, wobei die Durchbiegung durch den von den Auflageelementen ausgeübten Andruck verursacht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine vorzusehen, welche Durchbiegung und Schwingungen des Werkstückes während des Schleifvorgangs vermeiden kann, so daß das Werkstück optimal gehalten und genau bearbeitet werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 bzw. durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 11 bzw. durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst.
Mit dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren und der Steuervorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 7 wird erreicht, daß die im Abstand voneinander längs der Erstreckung des zylindrischen Werkstücks angeordneten Auflageelemente der Halteeinrichtung von einer Steuereinrichtung nicht getrennt, sondern kollektiv gesteuert werden. Dies hat den Vorteil zur Folge, daß der Auflagedruck (oder das Drehmoment) dieser Auflageelemente entsprechend der axialen Position des Schleifrades eingestellt werden können, um den Auflagedruck auf einem konstanten Wert zu halten. Dadurch kann, selbst wenn die auf das Werkstück von dem Schleifrad ausgeübte Kraft in Zwischenbereichen zwischen jeweils zwei Anlageelementen erhöht wird, der Auflagedruck geeignet eingestellt werden, um eine Durchbiegung sowie ein Schwingen des Werkstückes zu verhindern. Insbesondere werden die einzelnen Auflageelemente sequentiell, d. h. aufeinanderfolgend in Einklang mit der axialen Stellung des Werkzeuges entlang der Werkstückachse eingestellt. Somit werden auch kleine Schwingungen während des Schleifvorgangs wirksam unterdrückt.
Mit dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren und Steuervorrichtung gemäß den Patentansprüchen 11 und 12 wird der Vorteil erreicht, daß durch die Anordnung des Berührungssensors gegenüber dem Auflageelemente die Anlagekraft des Anlageelements im wesentlichen auf Null verringert wird und trotzdem eine Durchbiegung des Werkstückes sofort erfaßt und aufgrund dessen die Auflagekraft des Auflageelements dementsprechend verändert werden kann. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft auf das Schleifen von Werkstücken mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser und großer Länge aus, nachdem hierbei Schwingungen und Durchbiegungen leicht auftreten können.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen. Die Steuervorrichtung gemäß dem Patentanspruch 7 kann eine Durchmesser-Meßeinrichtung umfassen, um einen Durchmesser des Werkstückes an einer Vielzahl von axialen Positionen längs der Achse des Werkstückes zu erfassen. Damit kann in vorteilhafter Weise eine Durchmessererfassung gleichzeitig mit der Einstellung des Auflagedrucks erfolgen. Wenn die Durchmesser an einer Vielzahl von axialen Positionen bestimmt werden, ist es ferner vorteilhaft, eine Korrekturwert-Berechnungseinheit vorzusehen, um Korrekturbearbeitungsgrößen an den jeweiligen axialen Positionen des Werkstückes zu bestimmen. Eine Vergleichseinrichtung kann vorgesehen sein, um vorteilhafterweise die gemessenen Durchmesserwerte mit vorgegebenen Durchmesserwerten in einer Speichereinrichtung zu vergleichen und um zu bestimmen, ob der Unterschied zwischen einem Maximum- und Minimumdurchmesser in einem zulässigen Bereich liegt. Wenn festgestellt wird, daß der Maximalwert und der Minimalwert des Werkstückdurchmessers außerhalb eines zulässigen Bereichs liegen, kann ein Korrekturbearbeitungsschritt in vorteilhafter Weise mit berechneten Korrekturwerten durchgeführt werden. Dieser Korrekturbearbeitungsschritt kann auch mehrmals wiederholt werden, bis die gemessenen Durchmesserunterschiede in einem zulässigen Bereich liegen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
In den anliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise in Blockdarstellung, eines Schleifwerkzeuges und seiner Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer selbsttätigen Durchmesser-Meßvorrichtung;
Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Ausführungsbeispiels einer Durchbiege- Unterdrückungsvorrichtung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
Fig. 5 eine Ablaufdarstellung, die die Schleifstufen des Schleifwerkzeuges darstellt;
Fig. 6 eine Seitenansicht ähnlich der Fig. 1, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung angibt;
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Darstellung, die die Betriebsvorgänge der automatischen Durchbiege- Unterdrückungsvorrichtung und eines Berührungssensors angibt;
Fig. 8 ein Blockschaltbild einer abgeänderten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung; und
Fig. 9 eine Ablaufdarstellung, die die Schleifstufen des Schleifwerkzeuges angibt, das durch eine abgeänderte, in Fig. 8 gezeigte Steuervorrichtung gesteuert wird.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das in Fig. 1 gezeigte Schleifwerkzeug umfaßt einen Arbeitstisch (11), auf dem ein Spindelstock (12) und ein Reitstock (13) befestigt sind, welche die einander gegenüberliegenden Enden eines zylindrischen Werkstückes (W) halten. Der Arbeitstisch (11) ist auf einem Maschinenbett (14) befestigt, und auf diesem in einer Richtung parallel zu einer Achse verschiebbar, die die Spindel (12a) des Spindelstockes (12) und die Spindel (13a) des Reitstockes (13) verbindet. Die Verschiebung des Arbeitstisches (11) wird durch eine Arbeitstisch-Verschiebevorrichtung bewirkt, die eine am Maschinenbett (14) befestigte Kugelumlaufspindel (15) umfaßt, einen Servomotor (16) zum Verschieben des Arbeitstisches und zur Drehung der Kugelumlaufspindel (15), und eine Mutter (17), die in Eingriff mit der Kugelumlaufspindel steht.
Ein Schleifrad (19) wird drehbar von einem Tisch (18) gehalten, der am Maschinenbett (21) derart befestigt ist, daß er das Schleifrad (19) in einer Richtung senkrecht zur Achse des zylindrischen Werkstückes bewegt. Wie der Arbeitstisch (11) wird der Schleifrad-Haltetisch (18) ebenfalls durch eine Kugelumlaufspindel (22), einen Vorschubservomotor (23) für den Schleifrad-Haltetisch zur Drehung der Kugelumlaufspindel (22) und eine Mutter (24) bewegt.
Eine Durchmesser-Meßvorrichtung (30) zum Messen des Durchmessers des zylindrischen Werkstückes (W) ist neben dem Schleifrad-Haltetisch (18) angeordnet. Gemäß Fig. 2 wird die Durchmesser-Meßvorrichtung (30) durch eine Meßeinheit gebildet, die einen oberen Sensor (31a) umfaßt, der am oberen Umfang des zylindrischen Werkstückes (W) anliegt und einen unteren Sensor (31b), der am unteren Umfang des Werkstückes (W) anliegt, sowie eine Sensorantriebseinheit zur Bewegung des unteren Sensors (31b) in vertikaler Richtung in Einklang mit dem Durchmesser des Werkstückes (W). Die Sensorantriebseinheit besteht aus einem mit dem unteren Sensor verbundenen Kolben (32) und einem Antriebselement (33) zum Antrieb des Kolbens (32) in vertikaler Richtung.
Die Meßeinheit und die Sensorantriebseinheit werden durch eine Trägereinheit (34) gehalten, die verschiebbar auf einer Trägeranordnung (35) befestigt ist, die nahe am Schleifrad-Haltetisch (18) angeordnet ist, wobei die Trägereinheit in einer Richtung senkrecht zur Achse des zylindrischen Werkstückes (W) verschiebbar ist. Ein Öldruckzylinder (36) ist zur Hin- und Herbewegung der Trägereinheit (34) vorgesehen.
Beiderseits des zylindrischen Werkstückes (W) sind der Schleifrad-Haltetisch (18) und die Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) vorgesehen, die eine Anzahl Anlageelemente umfaßt, die gegen die Außenfläche des Werkstückes (W) anliegen. Gemäß Fig. 3 umfaßt die Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) horizontale Anlageelemente (41a), die sich, bezogen auf das Werkstück (W), auf der dem Schleifrad (19) gegenüberliegenden Seite befinden, und vertikale Anlageelemente (41b), die in Anlage mit der unteren Umfangsfläche des Werkstückes (W) stehen. Jedes der horizontalen Anlageelemente (41a) ist an einem verschiebbaren Block (42) befestigt, der mit einer nicht dargestellten Gewindeöffnung versehen ist. Der verschiebbare Block (42) wird von einer Halteanordnung (43) gehalten und ist in horizontaler Richtung verschiebbar, und eine Gewindespindel (44) ist in die Gewindeöffnung eingeführt. Die Gewindespindel (44) wird durch einen horizontalen Schaltmotor (45) angetrieben. Jedes der vertikalen Anlageelemente (41b) ist an einem Ende eines Schwinghebels (46) befestigt, der von der Halteanordnung (43) getragen wird und in Vertikalrichtung verschwenkbar ist. Das untere Ende einer vertikalen Gewindespindel (47) erfaßt das andere Ende des Schwinghebels (46) und verschwenkt diesen in Vertikalrichtung infolge der Vertikalbewegung der Gewindespindel (47). Das obere Ende der Gewindespindel (47) ist in eine Gewindeöffnung (48) eines drehbaren Blocks (49) eingeschraubt, der durch einen vertikalen Schaltmotor (51) angetrieben und drehbar von der Halteanordnung (43) gehalten wird.
Eine Anzahl Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtungen (40), die in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut sind, sind in Abstand voneinander längs der Erstreckung des zylindrischen Werkstückes (W) angeordnet.
Der Servomotor (16) zum Antrieb des Arbeitstisches, der Vorschubservomotor (23) für den Schleifrad-Haltetisch, das Antriebselement (33) der Durchmesser-Meßvorrichtung (30), der horizontale Schaltmotor (45) und der vertikale Schaltmotor (51) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung werden durch eine Steuervorrichtung (60) gesteuert, beispielsweise durch ein rechnergestütztes numerisches Steuersystem (CNC).
Der Aufbau der Steuervorrichtung (60) wird durch das Blockschaltbild gemäß Fig. 4 dargestellt. Wie gezeigt, umfaßt die Steuervorrichtung (60) eine Meßwert-Eingabevorrichtung (61), in die die Meßwerte des Durchmessers des zylindrischen Werkstückes (W) längs dessen Axialrichtung eingegeben werden. Die Meßwert-Eingabevorrichtung (61) ist mit der Durchmesser-Meßvorrichtung (30) und dem Steuergerät (62) für den Arbeitstisch-Antriebsmotor (16) verbunden. Somit wird die Meßwert-Eingabevorrichtung (61) mit dem gemessenen Durchmesserwert aus der Durchmesser-Meßvorrichtung (30) beschickt, sowie mit einem Positionssignal, das die Position des Arbeitstisches (11) aus dem Steuergerät für den Arbeitstisch-Antriebsmotor darstellt, oder anders ausgedrückt, dem Positionssignal des zylindrischen Werkstückes (W).
Die gemessenen Durchmesserwerte längs der Axialrichtung des Werkstückes (W), die der Meßwert-Eingabevorrichtung (61) eingegeben wurden, werden in einer Speichervorrichtung (63) gespeichert.
Die Steuervorrichtung (60) umfaßt eine Zentraleinheit (CPU) (64), die die gemessenen, in der Speichervorrichtung (63) gespeicherten Durchmesserwerte vergleicht, zwecks Beurteilung, ob der Unterschied zwischen Maximum- und Minimumdurchmesser in einem zulässigen Bereich liegt. Ferner ist eine Korrekturwert- Berechnungseinheit (65) vorhanden, die Korrekturschleifgrößen an jeweiligen axialen Positionen des Werkstückes (W) berechnet, wenn der Maximalwert und der Minimalwert des Werkstückdurchmessers außerhalb des zulässigen Bereiches liegen.
Die Korrekturwert-Berechnungseinheit (65) ist mit einem Steuergerät (66) verbunden, das den Schleifrad-Antriebsmotor (23) steuert, um ihm ein Steuersignal zuzuführen, so daß er einen gewünschten Korrekturschleifvorgang durchführt.
Die Steuervorrichtung umfaßt ferner eine Steuereinheit (67), die mit der Zentraleinheit (64) verbunden ist, um den Anlagedruck der Anlageelemente (41a, 41b) der Durchbiegung- Unterdrückungsvorrichtung (40) zu steuern.
Der Betrieb der Steuervorrichtung (60) wird nun unter der Bezugnahme auf eine in Fig. 5 angegebene Ablaufdarstellung beschrieben. Wird ein Betätigungsschalter der Zylinderschleifmaschine eingeschaltet, so erhalten der horizontale Schaltmotor (54) und der vertikale Schaltmotor (51) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) Strom, um das horizontale Anlageelement (41a) und das vertikale Anlageelement (41b) in der Stufe (S1) mit konstantem Andruck gegen das zylindrische Werkstück (W) zu drücken. Anschließend beginnt in der Stufe (S2) der Schleifvorgang, während die Durchbiegung des Werkstückes (W) unterdrückt und das Schleifrad (19) in Umlauf versetzt wird. Während des Schleifvorganges verringert sich der Durchmesser des zylindrischen Werkstückes (W) allmählich, so daß es erforderlich ist, den Druck der Andruckelemente (41a, 41b) einzustellen, um den Kontaktdruck auf einem konstanten Wert zu halten (Stufe 3). Gemäß einem Verfahren zur Einstellung des Anlagedrucks der Anlageelemente (41a, 41b) werden der horizontale und der vertikale Schaltmotor (45, 51) so lange gesteuert, bis das Drehmoment dieser Schaltmotoren voreingestellte Werte erreicht. Falls eine Anzahl Anlageelemente (41a, 41b) längs der Axialrichtung des Werkstückes (W) vorgesehen ist, wird der Anlagedruck der Anlageelemente (41a, 41b) aufeinanderfolgend in Einklang mit der axialen Position des Schleifrades (19) eingestellt, um den Anlagedruck auf einem konstanten Wert zu halten.
Der Schleifvorgang wird, ausgehend von einem Grobschleifen, zu einem Fein- oder Endschleifen durchgeführt und in der Stufe (4) beendet. Nach Beendigung des Schleifvorganges wird das Schleifrad (19) in der Stufe (S5) vom Werkstück zurückgezogen. Anschließend wird der Öldruckzylinder (36) der Durchmesser-Meßvorrichtung betätigt, um die Trägereinheit (34) gegen das zylindrische Werkstück (W) zu bewegen, damit der obere und untere Sensor (31a, 31b) veranlaßt werden, zwischen sich das Werkstück (W) festzuklemmen. Der Durchmesser des Werkstückes (W) kann in der Stufe (S6) mittels der Bewegungsgröße des Antriebselementes (33) gemessen werden, die erforderlich ist, um den oberen und unteren Sensor (31a, 31b) so weit zu bewegen, bis diese Sensoren gegen den oberen und unteren Umfang des Werkstückes (W) anliegen. Die Durchmessermessung erfolgt an vielen Punkten längs der Achse des Werkstückes (W), während der Arbeitstisch (11) und die Durchmesser-Meßvorrichtung (30) relativ zueinander in Axialrichtung bewegt werden, und die gemessenen Durchmesserwerte der jeweiligen Punkte werden in der Speichervorrichtung (63) gespeichert.
Die in der Speichervorrichtung (63) gespeicherten, gemessenen Durchmesserwerte werden miteinander in der Zentraleinheit (64) verglichen und in der Stufe (S7) wird beurteilt, ob der Unterschied zwischen dem Maximum- und Minimumdurchmesser in einem zulässigen Bereich liegt. Liegt der Unterschied zwischen den Durchmessern nicht in dem zulässigen Bereich, so kann ein Zylinder mit einem gewünschten Durchmesser nicht erhalten werden, was bedeutet, daß eine Schleifkorrektur erforderlich ist.
In diesem Falle werden die gemessenen Durchmesser an den jeweiligen Punkten miteinander verglichen, um in der Stufe (S8) den Mindestdurchmesser (Dmin) zu erhalten. Dann werden in der Stufe (S9) Schleifkorrekturwerte an jeweiligen axialen Punkten durch die Korrekturwert-Berechnungseinheit (65) berechnet. Die Berechnung dieser Korrekturwerte erfolgt unter Verwendung nachfolgender Gleichung:
mit
an: Schleifkorrekturwert
Dn: Durchmesser bei einer Position n in Axialrichtung
Der berechnete Korrekturwert wird dem Steuergerät (66) für den Schleifrad-Antriebsmotor zugeführt, um den Schleifvorgang zu korrigieren, während das Schleifrad (19) in der Stufe (S10) durch den Antriebsmotor (23) in axialer Richtung bewegt wird.
Nach Korrektur des Schleifvorganges wird der Durchmesser erneut gemessen. Wurde der Durchmesserunterschied so verringert, daß er im zulässigen Bereich liegt, so ist der Schleifzyklus beendet.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist gemäß dieser Ausführungsform die Durchmesser-Meßvorrichtung (30) vorgesehen, um den Durchmesser des geschliffenen Werkstückes an verschiedenen Stellen in Axialrichtung des zylindrischen Werkstückes zu messen und ein Korrekturschleifen derart durchzuführen, daß der Durchmesserunterschied sich verkleinert und im zulässigen Bereich liegt. Aus diesem Grund können, selbst wenn die Achse des Werkstückes (W) und die axiale Bewegungsrichtung des Schleifrades oder des Arbeitstisches infolge eines ungenügenden Kontaktes nicht parallel sind, d. h. bei einer exzentrischen Halterung des Werkstückes durch Spindelstock und Reitstock, genau geschliffene Zylinder erhalten werden.
Da die Anlageelemente (41a, 41b) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung während des Schleifvorganges in Einklang mit der Vorschubgröße des Schleifrades (19) beweglich und einstellbar sind, ist es möglich, die Anlageelemente (41a, 41b) immer mit konstantem Druck gegen das Werkstück (W) zu pressen, womit kleine Schwingungen und Durchbiegungen des Werkstücks (W) während des Schleifvorganges wirksam verhindert werden.
Bei der vorstehenden Ausführungsform wurde der Schleifradtisch (18) bezüglich der Axialrichtung des Werkstückes (W) stationär gehalten und das Werkstück wurde durch die Bewegung des Arbeitstisches (11) in Axialrichtung bewegt. Es ist jedoch möglich, das Werkstück ohne Bewegung in Axialrichtung zu halten und den Schleifrad-Haltetisch (18) in Axialrichtung zu bewegen. Bei einer derartigen Abänderung sind der Arbeitstisch (11) und der Arbeitstisch-Antriebsmotor (16) nicht erforderlich und es ist lediglich notwendig, den Schleifrad-Haltetisch (18) parallel zur Achse des zylindrischen Werkstückes (W) zu bewegen.
Obgleich ein spezifischer Aufbau der Durchmesser- Meßvorrichtung gemäß Fig. 2 gezeigt wurde, kann jeder Aufbau verwendet werden, solange er sich zur Messung des Durchmessers des zylindrischen Werkstückes an verschiedenen Positionen in Axialrichtung desselben eignet.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Abänderung ist ein Berührungssensor (71) vorgesehen, um die Anlage des horizontalen Anlageelemente (41a) (siehe Fig. 3) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) gegen das zylindrische Werkstück (W) zu erfassen. Insbesondere umfaßt gemäß Fig. 7 die Berührungssensoranordnung (70) einen Berührungssensor (71), der gegen den Umfang des Werkstückes (W) an einer Seite anliegt, die entgegengesetzt zu der Seite liegt, an welcher das horizontale Anlageelement (41a) am Umfang des Werkstückes anliegt. Der Berührungssensor (71) wird vom Ende eines stabförmigen Halterahmens (72) gehalten und ein Servomotor (73) ist mit dem anderen Ende des Halterahmens (72) zur Bewegung des Berührungssensors (71) verbunden. Der Zweck des Servomotors (73) ist es, den Halterahmen (72) in Längsrichtung zu bewegen. Er ist an einer geneigten oberen Halterung (74) des Schleifrad-Haltetisches (18) befestigt.
Bei dieser abgeänderten Ausführungsform ist die Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) axial nahe der Mitte des zylindrischen Werkstückes (W) vorgesehen.
Der Arbeitstisch-Antriebsmotor (16), der Schleifrad-Antriebsmotor (23), der Berührungssensor (71), der Servomotor (73) und die Servomotoren (45, 51) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) sind mit einer Steuervorrichtung (80), beispielsweise einer rechnergestützten numerischen Steuervorrichtung, verbunden.
Wie im Blockschaltbild der Fig. 8 dargestellt ist, umfaßt die Steuervorrichtung (80) eine Berührungssensor-Steuereinheit (81), die den Servomotor (73) der Berührungssensoranordnung (70) steuert, und eine Durchbiegung-Unterdrückungssteuereinheit (82), die den Vorschub der Anlageelemente (42a, 41b) der Schwingungsunterdrückungsanordnung (40) steuert. Diese Steuereinheiten (81, 82) sind an die Zentraleinheit (83) angeschlossen, die mit der Steuereinheit (85) für den Arbeitstisch-Antriebsmotor und der Steuereinheit (86) für den Schleifrad-Antriebsmotor in gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform verbunden ist. Die Steuervorrichtung (80) umfaßt ferner eine mit der Zentraleinheit (83) verbundene Speichervorrichtung (84). Der Betrieb dieser abgeänderten Ausführungsform wird nunmehr unter Bezugnahme auf eine in Fig. 9 gezeigte Ablaufdarstellung beschrieben.
Beim Schließen eines nicht dargestellten Stromversorgungsschalters der Zylinderschleifvorrichtung wird der Arbeitstisch-Antriebsmotor (16) mit Strom versorgt, um den Arbeitstisch (11) zu bewegen, bis die Berührungssensoranordnung (70) in eine Position gebracht wird, die der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) gegenüberliegt (Stufe (P1)). Anschließend wird der Servomotor (73) eingeschaltet, um die Berührungssensoranordnung (70) anzutreiben, um den Halterahmen (72) auszufahren, damit der Berührungssensor (71) in eine Position rechtwinklig zur Achse des Werkstückes (W) gelangt (Stufe (P2)).
Der Schleifrad-Antriebsmotor (23) wird so lange angetrieben, bis der Berührungssensor (71) in Anlage zum Werkstück (W) gelangt und schiebt den Schleifrad-Haltetisch (18) vor. Bei Kontakt wird der Motor (23) in der Stufe (P3) angehalten. Anschließend wird in der Stufe (P4) der Schleifrad-Antriebsmotor (23) eingeschaltet, um den Schleifrad-Haltetisch (18) so weit zurückzuziehen, bis der Berührungssensor (71) sich vom Werkstück (W) löst. Nach dem Lösen wird der Schleifrad-Antriebsmotor (23) unverzüglich in der Stufe (P4) angehalten. Anschließend wird in der Stufe (P5) der horizontale Schaltmotor (45) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) betätigt und schiebt das horizontale Anlageelement (41a) vor. Nachdem die Anlageelemente (41a, 41b) gegen das zylindrische Werkstück (W) anliegen, wird bei einer Durchbiegung des Werkstückes die Durchbiegung vom Berührungssensor (71) erfaßt. Insbesondere wird in der Stufe (P6) entschieden, ob der Berührungssensor (71) (der normalerweise nicht in Anlage am Werkstück steht), am Werkstück (W) zur Anlage gekommen ist. Biegt sich das Werkstück (W) durch und legt sich gegen den Berührungssensor (71), so wird in der Stufe (P7) die Bewegung des horizontalen Anlageelementes (41a) unverzüglich angehalten. Anschließend wird in der Stufe (P8) der Servomotor (73) des Berührungssensors (70) betätigt, um den Berührungssensor (71) vom Werkstück (W) zurückzuziehen.
Nachdem das horizontale Anlageelement in einem optimalen Zustand in Anlage gegen den Außenumfang des Werkstückes (W) gelangt ist, wie vorausgehend beschrieben wurde, und anschließend das Schleifrad (19) in Drehung versetzt wird, wird der Schleifvorgang in der Stufe (P9) begonnen. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, da die Anlagekraft des Anlageelementes (41a) im wesentlichen auf Null verringert werden kann, das horizontale Anlageelement (41a) der Durchbiegung-Unterdrückungsvorrichtung (40) zu veranlassen, den Außenumfang des Werkstückes (W) bei optimalem Zustand zu erfassen, so daß es möglich ist, kleine Schwingungen des Werkstückes (W) während eines Schleifvorganges zu verhindern.
Diese abgeänderte Ausführungsform ist besonders zum Schleifen eines zylindrischen Werkstückes wirksam, das einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser und große Länge aufweist.

Claims (12)

1. Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine, bei dem ein von einer Halte-Einrichtung (40) gehaltenes zylindrisches Werkstück (W) im Wege einer zur Achse des Werkstücks (W) senkrechten Vorschub-Bewegung eines in einem Schleifrad-Haltetisch (18) aufgenommenen drehbaren Schleifrades (19) geschliffen wird, wobei
  • a) das Werkstück (W) durch Anlegen einer Vielzahl von einstellbaren Auflage-Elementen (41a, 41b) der Halte- Einrichtung (40) gehalten wird;
  • b) das Werkstück (W) und der Schleifrad-Haltetisch (18) relativ zueinander entlang der Werkstückachse bewegt werden; und
  • c) die einstellbaren Auflage-Elemente (41a, 41b) der Halte-Einrichtung (40) entsprechend der Vorschub- Bewegung des Schleifrades (19) eingestellt werden;
    dadurch gekennzeichnet, daß
  • d) die Position des Schleifrades (19) während der Relativbewegung des Werkstückes (W) bzw. des Schleifrades (19) entlang der Werkstückachse erfaßt wird; und
  • e) der Auflagedruck der Auflageelemente (41a, 41b) aufeinanderfolgend in Einklang mit der erfaßten Position des Schleifrades (19) entlang der Werkstückachse eingestellt wird, wobei die Auflage- Elemente, (41a, 41b) längs der Werkstückachse angeordnet sind.
2. Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerdem in Einklang mit Positionssignalen der Durchmesser des Werkstücks (W) an einer Vielzahl von Positionen längs der Werkstückachse von einer Werkstück-Durchmesser- Meßvorrichtung (30) erfaßt wird.
3. Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen Durchmesserwerte mit in einer Speicher- Einrichtung (63) gespeicherten vorgegebenen Durchmesserwerten verglichen werden, zwecks Beurteilung, ob der Unterschied zwischen Maximum- und Minimumdurchmesser in dem vorgegebenen zulässigen Bereich liegt.
4. Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Korrekturbearbeitungsgrößen an jeweiligen Positionen des Werkstücks (W) dann berechnet werden, wenn der Maximalwert und der Minimalwert des Werkstückdurchmessers außerhalb des vorgegebenen zulässigen Bereiches liegen.
5. Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturbearbeitungsschritt mit den berechneten Korrekturwerten durchgeführt wird.
6. Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturbearbeitungsschritt wiederholt ausgeführt wird, so lange bis die gemessenen Durchmesserunterschiede im vorgegebenen zulässigen Bereich liegen.
7. Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend:
  • a) eine erste Bewegungs-Einrichtung (23) zur Vorschub- Bewegung des Schleifrad-Haltetisches (18) in einer zur Achse des Werkstückes (W) senkrechten Richtung;
  • b) eine zweite Bewegungs-Einrichtung (16, 62) zur Bewegung des Werkstückes (W) relativ zum Schleifrad- Haltetisch (18) entlang der Werkstückachse;
  • c) eine Halte-Einrichtung (40) mit einer Vielzahl von einstellbaren Auflage-Elementen (41a, 41b) zur Halterung des Werkstückes (W) in einem dem Schleifrad-Haltetisch (18) gegenüberliegenden Bereich; und
  • d) eine Steuer-Einrichtung (67) zur Einstellung der Auflage-Elemente (41a, 41b) der Halte-Einrichtung (40);
    dadurch gekennzeichnet, daß
  • e) die zweite Bewegungs-Einrichtung (16, 62) eine Einrichtung (16) zur Erfassung der Position des Schleifrad-Haltetisches (18) entlang der Werkstückachse umfaßt;
  • f) die Vielzahl der Auflageelemente (41a, 41b) entlang der Werkstückachse angeordnet sind; und
  • g) die Steuereinrichtung (67) eine Einrichtung (64) zur Einstellung des Auflagedrucks der Vielzahl von Auflage-Elementen (41a, 41b) aufeinanderfolgend entsprechend der erfaßten Position des Schleifrades (19) entlang der Werkstückachse (W) umfaßt.
8. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Werkstück-Durchmesser-Meßeinrichtung (30) zur Erfassung eines Durchmessers des Werkstückes (W) an einer Vielzahl von Positionen längs der Werkstückachse.
9. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Korrekturwert-Berechnungseinheit (65) zur Berechnung von Korrekturbearbeitungsgrößen an jeweiligen Positionen des Werkstückes (W).
10. Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Vergleichseinrichtung (64) zum Vergleich der gemessenen Durchmesserwerte mit in einer Speichereinrichtung (63) vorgegebenen Durchmesserwerten und zur Bestimmung, ob der Unterschied zwischen Maximum- und Minimumdurchmesser in einem vorgegebenen zulässigen Bereich liegt.
11. Verfahren zur Steuerung einer Zylinderschleifmaschine, bei dem ein von einer Halte-Einrichtung (40) gehaltenes zylindrisches Werkstück (W) im Wege einer zur Achse des Werkstückes (W) senkrechten Vorschub-Bewegung eines in einem Schleifrad-Haltetisch (18) aufgenommenen drehbaren Schleifrades (19) geschliffen wird, wobei
  • a) das Werkstück (W) durch Anlegen eines einstellbaren Auflage-Elements (41a, 41b) der Halte-Einrichtung (40) gehalten wird;
  • b) das Werkstück (W) und der Schleifrad-Haltetisch (18) relativ zueinander entlang der Werkstückachse bewegt werden; und
  • c) das einstellbare Auflage-Element (41a, 41b) der Halte-Einrichtung (40) entsprechend der Vorschub- Bewegung des Schleifrades (19) eingestellt wird;
    gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • d) Bewegen einer Berührungssensor-Einrichtung (70) mit einem Berührungssensor (71) in einen dem Auflage- Element (41a, 41b) gegenüberliegenden Bereich;
  • e) Verschieben der Berührungssensor-Einrichtung (70) so weit bis der Berührungssensor (71) das Werkstück (W) berührt;
  • f) Zurückbewegen der Berührungssensor-Einrichtung (70) mit dem Berührungssensor (71) vom Werkstück weg;
  • g) Verschieben des Auflage-Elements (41a, 41b) so weit bis der Berührungssensor (71) das Werkstück (W) wieder berührt; und
  • h) erneutes Zurückbewegen der Berührungssensor- Einrichtung (70) mit dem Berührungssensor (71) vom Werkstück weg.
12. Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11, umfassend:
  • a) eine erste Bewegungs-Einrichtung (23) zur Vorschub- Bewegung des Schleifrad-Haltetisches (18) in einer zur Achse des Werkstückes (W) senkrechten Richtung;
  • b) eine zweite Bewegungs-Einrichtung (16, 85) zur Bewegung des Werkstückes (W) relativ zum Schleifrad- Haltetisch (18) entlang der Werkstückachse;
  • c) eine Halte-Einrichtung (40) mit einem einstellbaren Auflage-Element (41a, 41b) zur Halterung des Werkstückes (W) in einem dem Schleifrad-Haltetisch (18) gegenüberliegenden Bereich; und
  • d) eine Steuer-Einrichtung (82) zur Einstellung des Auflage-Elements (41a, 41b) der Halte-Einrichtung (40);
    gekennzeichnet durch:
  • e) eine in einem dem Auflage-Element (41a, 41b) gegenüberliegenden Bereich angeordnete, in einer Achse senkrecht zur Werkstückachse bewegbare Berührungssensor-Einrichtung (70) zur Erfassung der Berührung des Auflage-Elements mit dem Werkstück (W); und
  • f) eine Berührungssensor-Steuereinheit (81) zur Steuerung der Bewgung der Berührungssensor- Einrichtung (70) in der Achse senkrecht zur Werkstückachse.
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