DE69225842T2

DE69225842T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Rundschleifen von Werkstücken

Info

Publication number: DE69225842T2
Application number: DE69225842T
Authority: DE
Inventors: Tomoyasu Imai; Ryohei Mukai; Hisahi Nakamura; Yukio Oda; Norio Ohta; Toshio Tsujiuchi; Takayuki Yoshimi
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: US5303512A; EP0521383B1; DE69225842D1; EP0521383A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schleifen eines zylindrischen Werkstückes und mehr im besonderen auf ein Verfahren zum Schleifen einer zylindrischen Oberfläche eines Werkstückes durch Querschleifen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Diskussion des Standes der Technik

Ist die axiale Länge einer zylindrischen Oberfläche eines Werkstückes größer als die Breite einer Schleifscheibe, dann wird die zylindrische Oberfläche konventionell durch Querschleifen geschliffen. Bei einem solchen Querschleifen wird die &hleifscheibe zuerst gegen die Rotationsachse eines Werkstückes vorgeschoben, um eine Zuführungsbewegung in die zylindrische Oberfläche auszuführen, und dann wird ein das Werkstück tragender Tisch in einer Richtung parallel zur Rotationsachse des Werkstückes bewegt, so daß die gesamte Fläche der zylindrischen Oberfläche des Werkstückes durch die &hleifscheibe geschliffen wird.
Ist es erforderlich, eine zylindrische Oberfläche eines Werkstückes mit einer hohen Geschwindigkeit zu schleifen, dann wird ein sogenanntes Einpfad-Querschleifen zum Schleifen der zylindrischen Oberfläche benutzt, bei dem die zylindrische Oberfläche durch eine einzige Querbewegung der Schleifscheibe, unter der Bedingung, daß eine große Schnittiefe gegeben ist, zu einer erwünschten Endabmessung geschliffen.
Ein solches, bei hoher Geschwindigkeit ausgeführtes Querschleifen ist jedoch dahingehend problematisch, daß ein Ende 1a des Werkstückes 1, bei dem das Querschleifen endet, verglichen mit dem Rest der zylindrischen Oberfläche des Werkstückes, zu stark geschliffen wird, wie in Figur 1 gezeigt. Dies verursacht eine Verschlechterung der zylindrischen Form der äußeren Oberfläche.
Die zu starke Entfernung am Ende 1a wird durch eine Anderung der Schleifkraft während eines solchen Querschleifens verursacht. Die Schleifkraft wird nämlich vermindert, wenn sich die Schleifscheibe dem Ende 1a des Werkstückes 1 nähert, weil die Breite b eines wirksamen Teiles der schleifenden Oberfläche, die das Schleifen tatsächlich ausführt, abnimmt, wie in den Figuren 2(a) und 2(b) gezeigt. Wird, z.B., die Breite des wirksamen Teiles der schleifenden Oberfläche die Hälfte der Breite der schleifenden Oberfläche B, dann halbiert sich auch die Schleifkraft. Diese Verringerung der Schleifkraft verursacht eine Zunahme der Schleifwirksamkeit und eine Abnahme der Deformation in der radialen Richtung des Werkstückes 1, was zu einem zu starken Schleifen am Ende der zylindrischen Oberfläche führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Schleifen einer zylindrischen Oberfläche eines Werkstückes durch Querschleifen zu schaffen, das in der Lage ist zu verhlndern, daß ein Ende der zylindrischen Oberfläche zu stark geschliffen wird, was die zylindrische Form des Werkstückes verbessert.
Kurz gesagt, schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Schleifen einer zylindrischen Oberfläche eines Werkstückes durch Querbewegung einer Schleifscheibe mit einer relativ geringen Breite, wie in Anspruch 1 ausgefuhrt.

KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNG

Bei besserem Verstehen unter Bezugnahme auf die folgende, detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen werden verschiedene andere Aufgaben und viele Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich, wobei die beigefügte Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine Darstellung eines Werkstückes, das durch ein konventionelles Querschleifen geschliffen ist;
Figuren 2(a) und (b) beispielhafte Darstellungen einer Änderung in der Breite des wirksamen Abschnittes der schleifenden Oberfläche, die eine zylindrische Oberfläche eines Werkstückes berührt;
Figur 3 eine schematische Draufsicht einer Schleifmaschine, die mit einem Blockdiagramm eines numerischen Reglers kombiniert ist;
Figur 4 ein Fließbild, das den Betrieb der zentralen Rechner- und Steuereinheit (CPU) veranschaulicht, die in Figur 3 gezeigt ist;
Figur 5 eine erläuternde Darstellung, die eine Anderung in der Positionsbeziehung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück, wie in Figur 3 gezeigt, veranschaulicht;
Figur 6(a) eine Darstellung, die eine Änderung in der Positionsbeziehung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück beim Grobschleifen in Querrichtung veranschaulicht;
Figur 6(b) ist eine erläuternde Darstellung, die eine Änderung in der Positionsbeziehung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück beim Feinschleifen in Querrichtung veranschaulicht;
Figur 7 ist ein anderes Fließbild, das den Betrieb der in Figur 3 gezeigten CPU veranschaulicht;
Figur 8 eine Tabelle der im in Figur 3 gezeigten Speicher gebildeten Kompensationswerte;
Figur 9 eine erläuternde Darstellung, die eine Änderung der Positionsbeziehung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück wiedergibt;
Figur 10 ein Diagramm, das eine Änderung in der Quergeschwindigkeit zeigt;
Figur 11 eine schematische Draufsicht einer Schleifmaschine, die mit einem Blockdiagramm eines numerischen Reglers kombüiiert ist;
Figur 12 ein Fließdiagramm, das den Betrieb der in Figur 11 gezeigten, zentralen Rechnerund Kontrolleinheit (CPU) veranschaulicht;
Figuren 13(a) und 13(b) Fließdiagramme, die den Betrieb der in Figur 11 gezeigten CPU veranschaulichen;
Figur 14 eine Darstellung, die den Inhalt des in Figur 11 gezeigten Speichers wiedergibt;
Figur 15 eine Tabelle der im in Figur 11 gezeigten Speicher enthaltenen Kompensationswerte;
Figur 16 eine erläuternde Darstellung einer Änderung der Quergeschwindigkeit.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Es werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Ausführungsform der vorliegenden Erflndung sowie zur Veranschaulichung weitere Verfahren beschrieben, die nicht in den Rahmen der Erflndung fallen.

Erstes Schleifverfahren

Bei diesem ersten Verfahren, das nicht gemäß der Erflndung ist, werden zylindrische Oberflächen eines Werkstückes durch ein Grobschleifen und ein Feinschleifen in Querrichtung geschliffen, um die zylindrische Oberfläche wirksam zu schleifen und die zylindrische Form der zylindrischen Oberfläche zu verbessern.
In Figur 3 bezeichnet die Bezugsziffer 10 eine Schleifmaschine, Bezugsziffer 20 bezeichnet einen numerischen Regler zum Regeln der Schleifmaschine 10. Die Schleifmaschine 10 ist mit einem Scheibenkopf 12 versehen, der auf einem Bett 11 zur Bewegung in Richtung der X-Achse geführt ist, und ein Werkstück-Tisch 14 ist auf dem Bett 11 zur Bewegung in Richtung der Z-Achse senkrecht zur Richtung der X-Achse geführt. Der &heibenkopf 12 wird durch einen Servomotor 13 bewegt, während der Tisch 14 durch einen Servomotor 15 bewegt wird.
Der Scheibenkopf 12 ist mit einer &heiben-Spindel 122 versehen, die eine Schleifscheibe 121 und einen Antriebsmotor 124 trägt, der die Scheiben-Spindel 122 über einen eine Rotationsbewegung übertragenden Mechanismus 123 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit dreht.
Auf dem Tisch 14 sind einander gegenüberliegend ein Spindelkopf 16 und ein Reitstock 17 angeordnet. Ein Werkstück W wird zwischen dem Spindelkopf 16 und dem Reitsteck 17 durch ein an einer Hauptspindel 16a des Spindelkopfes 16 befestigtes Spanufutter 16b und eine an einer Reitstock-Spindel 17a des Reitstockes 17 befestigte Zentrierung gehalten. Der Spindelkopf 16 ist weiter mit einem (nicht gezeigten) Spindelmotor versehen, der in den Spindelkopf 16 eingebaut ist.
Der numerische Regler 20 ist hauptsächlich aus einer zentralen Rechner- und Kontroll-Einheit 21 (im folgenden als "CPU" bezeichnet) zum Regeln der gesamten Operation, einem Speicher 22 zum Speichern eines Bearbeitungsprogrammes und anderer Daten, einer Impulserzeugungs- Schaltung 23 für die X-Achse und einer Impulserzeugungs-Schaltung 24 für die Z-Achse, zusammengesetzt. Diese Impulserzeugungs-Schaltungen 23 und 24 erzeugen Impulssignale aufgrund der von der CPU 21 abgegebenen Befehle.
Die Impulserzeugungs-Schaltung 23 für die X-Achse ist über eine Antriebsschaltung 25 mit dem Servomotor 13 verbunden, während die Impulserzeugungs-&haltung 24 für die Z-Achse über eine Antriebsschaltung 26 mit dem Servomotor 15 verbunden ist. Eine Eingabevorrichtung 27, wie eine Betriebsplatte, ist mit der CPU 21 verbunden, damit eine die Maschine bedienende Person ein Bearbeitungsprogramm und andere Daten sowie Betriebsbefehle eingeben kann.
Der Betrieb der Schleifmaschine wird nun unter Bezugnahme auf das in Figur 4 gezeigte Fließdiagramm und die in den Figuren 5,6(a) und 6(b) gezeigten veranschaulichenden Darstellungen beschrieben.
In diesem Falle hat ein Werkstück W zwei äußere zylindrische Oberflächen WR1 und WR2 und eine Schulteroberfläche WS1, die zwischen den äußeren Oberflächen WR1 und WR2 angeordnet ist, wie in Figur 5 gezeigt. Die zylindrischen äußeren Oberflächen WR1 und WR2 werden durch ein zweistufiges Querschleifen geschliffen, das aus einem Grobschleifen und einem Feinschleifen in Querrichtung zusammengesetzt ist. Die Schulteroberfläche WS1 wird auch während des zweistufigen Querschleifens geschliffen.
Wird der Betrieb der Schleifmaschine aufgrund eines mittels der Eingabevorrichtung 27 durch die Bedienungsperson eingegebenen Befehls gestartet, dann wird die in Figur 4 gezeigte Bearbeitungsoperation gemäß dem im Speicher 22 gespeicherten Bearbeitungsprogramm ausgeführt, nachdem die Rotation des Werstückes W begonnen hat. In der ersten Stufe S1 wird ein Befehlswert A für die X-Achse, d.h. für den Schleifkopf 12, und ein Befehlswert -B für die Z-Achse, d.h. für den Tisch 14, aus dem Speicher 22 gelesen, und der Scheibenkopf 12 und der Tisch 14 werden aufgrund der gelesenen Befehlswerte gleichzeitig bewegt. Wird der Befehlswert A durch die CPU 21 gelesen, dann gibt die CPU 21 Befehlsdaten, die den Wert A einschließen, an die Impulserzeugungs-Schaltung 23 zur Abgabe von Impulssignalen, deren Anzahl dem Wert A entspricht, an die Antriebsschaltung 25. Aufgrund dieser Impulsabgabe rotiert der Servomotor 13 mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit, so daß der Scheibenkopf 12 um ein Ausmaß in Richtung auf das Werkstück W vorgeschoben wird, das dem Befehlswert A entspricht. Wird der Befehiswert -B durch die CPU 21 gelesen, dann gibt die CPU 21 Befehlsdaten, die den Wert -B einschließen, an die Impulserzeugungs-Schaltung 24, so daß Impulssignale für die negative Richtung, deren Anzahl dem Wert B entspricht, an die Antriebsschaltung 26 gegeben werden. Aufgrund dieser Impulsabgabe rotiert der Servomotor 15 mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit, so daß sich der Tisch 14 um ein Ausmaß nach rechts bewegt, das dem Wert B entspricht. Die Bewegung des Scheibenkopfes 12 in Richtung der X-Achse und die Bewegung des Tisches 14 in Richtung der Z-Achse finden gleichzeitig statt.
Durch diesen Betrieb wird die Schleifscheibe 121 von einer Zuführungs-Startposition P0 entlang eines geneigten Pfades, wie er in den Figuren 5 und 6(a) gezeigt ist, in Richtung auf das Werkstück W vorgeschoben und kommt schließlich mit der äußeren Oberfläche WR1 des Werkstückes W in Eingriff, so daß eine vorbestimmte Schnittiefe ausgeführt wird. Die Schleifscheibe 121 ist nach einer solchen Zuführungs-Bewegung in der Position P1 angeordnet. In diesem Falle sind die Befehlswerte A und -B derart bestimmt, daß nach Abschluß der oben beschriebenen Zuführungs-Bewegnng ein vorbestimmter Spielraum AR1 verbleibt. Der Spielraum bzw. die Toleranz AR1 wird größer bestimmt als ein Ausmaß einer zu großen Entfernung am Ende der äußeren Oberfläche WR1, die durch ein später beschriebenes Querschleifen verursacht wird. Indem man einen Spielraum eines solchen Ausmaßes beläßt, ist es möglich, einen genügenden Spielraum für ein Feinschleifen in Querrichtung zu haben, selbst wenn das Ende der äußeren Oberfläche WR1 aufgrund einer Änderung in der Schleifkraft zu stark geschliffen worden ist.
Bei der nächsten Stufe S2 wird ein Befehiswert C für die Z-Achse aus dem Speicher 22 gelesen und Daten, die den Wert C einschließen, werden an die Impulserzeugungs-Schaltung 24 abgegeben, so daß Impulssignale für die negative Richtung, deren Anzahl dem Wert C entspricht, an die Antriebsschaltung 26 abgegeben werden. Aufgrund dieser Impuls-Abgabe rotiert der Servomotor 15 mit einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit, so daß der Tisch 14 um eine Strecke nach links bewegt wird, die dem Befehlswert C entspricht. Mit dieser Operation wird die gesamte Fläche der zylindrischen äußeren Oberfläche WR1 geschliffen, und die Schleifscheibe 121 ist in der Position P2 angeordnet, in der die Stelle der Richtung der Z-Achse der Schlejifläche der Schulter der Schleifscheibe 121 einer erwünschten axialen Endposition einer Schulteroberfläche WS1 entspricht, wie in Figur 6(a) gezeigt.
Gelangt die Bearbeitung von der Stufe S2 zu S3, dann wird ein Befehlswert D für die X- Achse aus dem Speicher 22 gelesen, und der Schleifkopf 12 wird um eine Strecke vorgeschoben, die dem Wert D entspricht. Mit dieser Operation wird die Schleifscheibe 121 in eine Position P3 bewegt, so daß die Schulter-Oberfläche WS1 mit der erwünschten axialen Position geschliffen wird. Der Befehlswert D ist so bestimmt, daß eine vorbestimmte Toleranz AR2 nach dem oben erwähnten Schleifen der Schulter verbleibt. Die Toleranz AR2 ist gleich oder ähnlich dem Spielraum AR1.
Bei der nächsten Stufe S4 wird ein Befehlswert E für die Z-Achse aus dem Speicher 22 gelesen, und der Tisch wird um eine Strecke nach links verschoben, die dem Wert E entspricht. Mit dieser Operation wird die gesamte Fläche der zweiten zylindrischen Oberfläche WR2 geschliffen.
Nach dem oben beschriebenen Grobschleifen in Querrichtung hat das Werkstück W eine Gestalt, wie sie durch eine strichpunktierte Linie mit einzelnen Punkten in Figur 6(a) gezeigt ist. Die vorbestimmten Spielräume AR1 und AR2 bleiben an den zylindrischen äußeren Oberflächen WR1 und WR2 zu diesem Zeitpunkt erhalten, während die Schulteroberfläche WS1 mit einer erwünschten axialen Position geschliffen worden ist. Die vorzugsweise entfernte Menge der zylindrischen äußeren Oberflächen WR1 und WR2 beim Grobschleifen in Querrichtung beträgt etwa 0,3 mm, und die bevorzugt entfernte Menge der Schulteroberfläche WS1 beträgt etwa 0,1 mm. Die Vorschubgeschwindigkeit Vs der Schleifscheibe 121 während des Schleifens der Schulter beträgt etwa 1/10 der Quergeschwindigkeit Vt des Tisches 14 während des Querschleifens der zylindrischen äußeren Oberflächen WR1 und WR2.
Nach Abschluß des Grobschleifens in Querrrichtung bewegt sich die Bearbeitung von Stufe 4 zu Stufe 5, bei der der Tisch 14 um eine Strecke nach links bewegt wird, die einem Befehlswert F für die Z-Achse entspricht. Gleichzeitig damit wird eine Rückführstrecke des Scheibenkopfes 12 durch Hinzufügen der Befehlswerte A und D errechnet, und der Scheibenkopf 12 wird um die errechnete Rückführstrecke gleichzeitig mit der Bewegung des Tisches nach links zurückgezogen. Mit dieser Operation wird die Schleifscheibe 121 von der zweiten zylindrischen äußeren Oberfläche WR des Werkstückes W entlang eines geneigten Pfades zurückgezogen, so daß die Schleifscheibe 121 in ihre ursprüngliche Position zurückbewegt wird. In Stufe 56 wird die Bewegungsstrecke des Tisches 14 in Richtung nach rechts durch die Gleichung Z=B-(C+E+F) errechnet, und der Tisch 14 wird um die errechnete Strecke nach rechts bewegt, so daß sich die Schleifscheibe 121 wieder in ihre ursprüngliche Position zurückbewegt.
Nach diesen Rückführ-Operationen wird das Feinschleifen in Querrichtung gestartet.
In Stufe S7 wird der Scheibenkopf 12 um eine Strecke vorgeschoben, die einem Befehlswert G entspricht, der aus dem Speicher 22 gelesen wird, während der Tisch 14 um eine Strecke nach rechts geschoben wird, die einem Befehiswert H entspricht, der aus dem Speicher 22 gelesen wird. Mit diesen gleichzeitigen Bewegungen des Scheibenkopfes 12 und des Tisches 14 wird die Schleifscheibe 121 entlang des geneigten Pfades vorgeschoben, um die Vorschub-Bewegung auszuführen, und sie ist schließlich in Position P5 angeordnet, wie in Figur 6(b) gezeigt. Da die Vorschub-Bewegung des Scheibenkopfes 12 gleich der Summe der Bewegungsstrecke A des Scheibenkopfes 12 in Stufe S1 und dem Spielraum AR1 ist, wird ein linkes Ende der zylindrischen äußeren Oberfläche WR1 bis zu einem erwünschten Enddurchmesser geschliffen.
Nachdem das Bearbeiten von Stufe S7 zu Stufe S8 bewegt ist, bei der der Tisch um eine Strecke nach links bewegt wird, die einem Befehlswert K für die Z-Achse entspricht, der aus dem Speicher 22 gelesen ist, ist die gesamte Fläche der äußeren Oberfläche WR1 bis zu einem erwünschten Enddurchmesser geschliffen. Da die Strecke K der Bewegung nach links um eine vorbestimmte Strecke größer ist, verglichen mit der Strecke E der Bewegung in Stufe 82 nach links, ist die Schleifscheibe 121 nach dem obigen Querschleifen in der Position P6 angeordnet, bei der eine vorbestimmte Toleranz 5 (0,01- 0,02 mm) zwischen der Schulteroberfläche WS1 und der die Schulter schleifenden Oberfläche der Schleifscheibe 121 gebildet ist.
Dementsprechend wird selbst bei einem Vorschub des Scheibenkopfes 12 in der Stufe S9 um eine Strecke, die einem Befehlswert M entspricht, die Schulteroberfläche WS1 durch die Schleifscheibe 121 nicht geschliffen. Mit dieser Operation ist ein linkes Ende der zylindrischen äußeren Oberfläche WR1 bis zu einem erwünschten Enddurchmesser geschliffen.
Selbst während des Feinschleifens in Querrichtung besteht eine Neigung, die Enden der zylindrischen äußeren Oberflächen WR1 und WR2 zu stark zu schleifen. Das Ausmaß des zu starken Schleifens fällt jedoch in eine vorbestimmte Toleranz, weil die Schnittiefe während des Feinschleifens in Querrichtung sehr gering ist (0,03-0,05 mm), verglichen mit der während des Grobschleifens in Querrichtung. Da das Ausmaß der Schnittiefe sehr gering ist, ändert sich das Ausmaß der Deformation eines Werkstückes weniger, selbst wenn sich die Schleifscheibe 121 den entsprechenden Enden der äußeren Oberflächen WR1 und WR2 nähert.
Nach dem Abschluß des Feinschleifens in Querrichtung wird der Tisch 14 in S11 um eine Strecke weiter nach links bewegt, die dem Befehlswert P für die Z-Achse entspricht. Gleichzeitig damit wird der Scheibenkopf 12 um eine Strecke zurückgezogen, die durch das Errechnen von G+M erhalten wird, um sich in seine ursprüngliche Position zurückzubewegen. In der Endstufe S12 wird der Tisch 14 um eine Strecke nach rechts bewegt, die erhalten ist durch das Errechnen von H(K+N+P), so daß die Schleifscheibe 121 in ihre ursprüngliche Position zurückbewegt wird.
Wie oben erläutert, werden die äußeren Oberflächen WR1 und WR2 zuerst durch das Grobschleifen in Querrichtung geschliffen, wobei die äußeren Oberflächen WR1 und WR2 so geschliffen werden, daß vorbestimmte Toleranzen fur das Feinschleifen zurückbleiben, die größer sind als das Ausmaß der zu starken Entfernung am Ende jedes Querschleifens, und dann werden die beiden äußeren Oberflächen durch das Feinschleifen in Querrichtung geschliffen. Die zylindrischen äußeren Oberflächen werden daher in einer kurzen Zeit zu einer erwünschten Endabmessung und zu einer erwünschten zylindrischen Form geschliffen. Da die Schleifoperation für die Schulteroberfläche WS1, bei der die Schleifgeschwindigkeit gering ist, nur während des Grobsehleifens in Querrichtung ausgeführt wird und nicht beim Feinschleifen in Querrichtung, ist die gesamte Bearbeitungszeit kürzer als das Doppelte der Bearbeitungszeit, die für ein einfaches Querschleifen benötigt wird.

Zweites Schleifverfahren

Da die Struktur der Schleifmaschine, die bei diesem zweiten Schleifverfahren, das nicht in den Rahmen der Erflndung fällt, die gleiche ist wie bei dem ersten, wird die Erläuterung der Struktur der Schleifmaschine weggelassen. Es wird jedoch ein Werkstück mit einer einzigen zylindrischen äußeren Oberfläche geschliffen. Der numerische Regler hat auch die gleiche Struktur wie der des ersten Schleifverfahrens, mit Ausnahme des Inhaltes des Speichers 22. Bei diesem Verfahren werden ein Bearbeitungsprogramm, das sich von dem des ersten Verfahrens unterscheidet, und eine Kompensations-Tabelle im Speicher 22 gespeichert.
Bei diesem Verfahren wird die Bewegungsgeschwindigkeit des Tisches 14 geändert, um die Schleifkraft selbst dann konstant zu halten, wenn die Schleifscheibe 121 das Ende der zylindrischen Oberfläche des Werkstückes erreicht. Zu diesem Zweck wird ein Kompensationswert-Tabelle, die in Figur 8 gezeigt ist, im Speicher gespeichert. In diesem Falle wird ein Endabschnitt der zylindrischen Oberfläche, bei dem eine zu starke Entfernung stattfinden würde, in mehrere kleine Abschnitte unterteilt. Kompensationswerte zum Modifizieren der Bewegungsgeschwindigkeit des Tisches 14 werden dann für die entsprechenden unterteilten kleinen Abschnitte gespeichert. Diese Kompensationswerte werden experimentell oder mathematisch erhalten, um die Schleifkraft konstant zu machen, ungeachtet einer Änderung der Breite des effektiven Abschnittes der schleifenden Oberfläche, die das Schleifen tatsächlich ausführt.
Der Betrieb der Schleifmaschine wird nun unter Bezugnahme auf ein in Figur 7 gezeigtes Fließbild und in den Figuren 8, 9 und 10 sowie in Figur 3 gezeigte, erläuternde Abbildungen beschrieben.
In der ersten Stufe S11 wird die Zahl N der Kompensations-Operation erhalten durch Dividieren der Breite B der Schleifscheibe 121 um einen Quer-Einheitsbetrag Td, und der Inhalt eines Regelzählers K wird in Stufe S12 anfänglich auf null gesetzt.
Bei der nächsten Stufe S13 wird ein Befehlswert A1 für die X-Achse, d.h. für den Scheibenkopf 12, aus dem Speicher 22 gelesen, und der Scheibenkopf 12 wird um die Strecke A1 zu dem Werkstück W hin vorgeschoben. Wenn der Befehlswert A1 durch die CPU 21 ausgelesen ist, dann gibt die CPU 21 Befehlsdaten, die den Wert A1 einschließen, an die Impulserzeugungs-Schaltung 23, damit diese Impuls-Signale abgibt, deren Anzahl dem Wert A1 entspricht, um die Antriebs- Schaltung 25 anzutreiben. Aufgrund dieser Impuls-Abgabe rotiert der Servomotor 13 bei einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit, so daß der Scheibenkopf 12 um eine Strecke, die dem Befehlswert A1 entspricht, in Richtung auf das Werkstück W vorgeschoben wird. Als Ergebnis gelangt die Schleifscheibe 121 in Eingriff mit einem Ende der zylindrischen Oberfläche, wie durch eine strichpunktierte Linie mit einzelnen Punkten in Figur 9 gezeigt. Vor der obigen Operation wurde das Werkstück W gestartet, um mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit zu rotieren.
Bei der Stufe S14 werden ein Befehlswert -(L-B) für die Bewegungsstrecke in Richtung der Z-Achse und ein Befehiswert A2 für die Bewegungs-Geschwindigkeit F aus dem Speicher 22 gelesen, und es werden Daten, die die Werte -(L-B) und A2 einschließen, an die Impulserzeugungs- Schaltung 24 abgegeben, so daß Impuls-Signale für die negative Richtung, deren Anzahl dem Wert L-B entspricht, an die Antriebs-Schaltung 26 mit einer Geschwindigkeit abgegeben werden, die dem Wert A2 entspricht. Es ist darauf hinzuweisen, daß das L die Länge des Werkstückes W und B die Breite der zylindrischen Schleifoberfläche der Schleifscheibe 121 angibt. Aufgrund dieser Impuls-Abgabe rotiert der Servomotor 15 bei einer vorgeschriebenen Geschwindigkeit, so daß der Tisch 14 um eine Strecke nach links bewegt wird, die dem Befehiswert L-B entspricht. Mit dieser Operation wird die Schleifscheibe 121 axial mit Bezug auf das Werkstück W bis zu einer axialen Position bewegt, die L-B entspricht, so daß die rechte Kante der zylindrischen Schleifoberfläche der Schleifscheibe 121 der rechten Kante des Werkstückes W entspricht, wodurch die zylindrische äußere Oberfläche des Werkstückes W durch die Schleifscheibe 121 geschliffen wird. Während dieser Operation wird die Geschwindigkeit des Tisches 14 konstant gehalten, wie in Figur 10 gezeigt, bis die Schleifscheibe 121 die axiale Position erreicht, die L-B entspricht, die durch die strichpunktierte Linie mit jeweils zwei Punkten in Figur 9 zeigt.
Bei der nächsten Stufe S15 wird beurteilt, ob der Tisch 14 die axiale Position, die L-B entspricht, erreicht hat oder nicht. Wird festgestellt, daß der Tisch 14 die L-B entsprechende, axiale Position erreicht hat, dann bewegt sich die Bearbeitung von Stufe S15 zu S16, bei der ein Kompensations-Wert Vcn aus der Speicher-Position der Kompensations-Tabelle gelesen wird, der durch den Inhalt K des Regelzählers bezeichnet ist. Da der Inhalt K zu diesem Zeitpunkt null ist, wird "1,0" als ein Kompensations-Wert gelesen.
Bei der folgenden Stufe S17 wird eine kompensierte Geschwindigkeit für den Tisch 14 durch Multiplizieren der vorgeschriebenen Geschwindigkeit A2 und des gelesenen Kompensations-Wertes Vcn errechnet. Danach wird der Tisch 14 um ein vorgeschriebenes Ausmaß, das der Quer-Einheitsgröße dT bei der kompensierten Geschwindigkeit entspricht, nach links bewegt. Danach wird der Inhalt K des Regelzählers in Stufe S18 um eins erhöht.
Bei der Stufe S19 wird beurteilt, ob der Inhalt K des Regelzählers den Wert N übersteigt oder nicht. Übersteigt der Inhalt K den Wert N nicht, dann bewegt sich die Bearbeitung zurück zur Stufe S16 zur Wiederholung der Bearbeitung bei den Stufen S16 bis S19. Die in der Kompensations-Tabelle gespeicherten Kompensations-Werte werden also nacheinander ausgelesen, um die Quergeschwindigkeit des Tisches 14 zu modifizieren, so daß die Quergeschwindigkeit des Tisches, wie in Figur 10 gezeigt, erhöht wird. Dadurch wird die Schleifkraft der Schleifscheibe 121 selbst dann konstant gehalten, wenn nur ein Teil der zylindrischen Schleifoberfläche der Schleifscheibe 121 mit der zylindrischen Oberfläche des Werkstückes W in Eingriff steht. Es ist daher möglich, zu verhindern, daß das rechte Ende des Werkstückes aufgrund der Zunahme der Schleifkraft zu stark geschliffen wird, wodurch die zylindrische Form der zylindrischen Oberfläche verbessert wird.
Übersteigt der Inhalt K den Wert N, dann bewegt sich die Bearbeitung von der Stufe S19 zur Stufe S20, bei der der Scheibenkopf 12 zurückgezogen wird, und der Tisch 14 wird dann nach rechts zurück in seine ursprüngliche Position bewegt.
Obwohl die Schleifkraft durch Ändern der Quergeschwindigkeit des Tisches 14 in der obigen Ausführungsform konstant gehalten wird, ist es möglich, die Schleifkraft durch Ändern einer oder mehrerer anderer Schleifbedingungen, wie der Rotations-Geschwindigkeit des Werkstückes, der peripheren Geschwindigkeit der Schleifscheibe, konstant zu halten. Wird die Rotations-Geschwindigkeit des Werkstückes geregelt, dann wird die Rotations-Geschwindigkeit vermindert, wenn die Schleifscheibe sich dem rechten Ende der zylindrischen Oberfläche nähert. Wird die periphere Geschwindigkeit der Schleifscheibe geregelt, dann wird die periphere Geschwindigkeit durch Verringern der Rotations-Geschwindigkeit der Schleifscheibe 121 vermindert, wenn sich die Schleifscheibe dem rechten Ende der zylindrischen Oberfläche nähert. Das Problem des zu starken Entfernens der zylindrischen Oberfläche kann weiter gelöst werden durch Ändern der radialen Position der Schleifscheibe, so daß die Schnittiefe graduell geringer wird, wenn sich die Schleifscheibe dem einen Ende der zylindrischen Oberfläche nähert.

Drittes Schleifverfahren

Da die Struktur der Schleifmaschine, die bei diesem dritten Verfahren benutzt wird, das nicht in den Rahmen der Erfmdung fällt, die gleiche ist wie bei dem ersten Verfahren, wird die Erläuterung der Struktur der Schleifmaschine weggelassen. Die Schleifmaschine ist jedoch mit einer Meßvorrichtung 18 versehen, die auf dem Bett 11 montiert ist, um den Durchmesser einer zylindrischen äußeren Oberfläche Wb eines Werkstückes W zu messen, wie in Figur 11 gezeigt. Der numerische Regler hat die gleiche Struktur wie der des ersten Verfahrens. Bei diesem Verfahren wird der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche Wb während eines Querschleifens gemessen, um die Position des Scheibenkopfes 12 zu ändern.
Wird der Betrieb der Schleifmaschine aufgrund eines Befehls von der Eingabe-Vorrichtung 27 gestartet, dann wird die in Figur 12 gezeigte Bearbeitungs-Operation gemaß dem im Speicher 22 gespeicherten Bearbeitungsprogramm ausgeführt. In der ersten Stufe 821 wird der Scheibenkopf 12 vorgeschoben und der Tisch 14 wird gleichzeitig mit der Vorschub-Bewegung des Scheibenkopfes 12 nach rechts bewegt. Durch diese Operation wird die Schleifscheibe 121 aus der Zuführungs- Startposition P10 in Richtung auf das Werkstück W entlang eines geneigten Pfades vorgeschoben und schließlich in einer in Figur 16 gezeigten Position pH angeordnet.
In der nächsten Stufe S22 wird der Scheibenkopf 12 weiter vorgeschoben, während der Tisch 14 in der gleichen Position bleibt. Mit dieser Operation werden eine Schulteroberfläche Wa und das linke Ende der zylindrischen Oberfläche Wb zu erwünschten Abmessungen geschliffen. Nach dieser Operation ist die Schleifscheibe 121 in einer Position P12 angeordnet.
In der Stufe 823 wird der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche Wb auf der Grundlage des Ausgangssignals von der Meßvorrichtung 18 bestimmt, und der gemessene Durchmesser wird mit einer gewünschten Endabmessung der zylindrischen Oberfläche Wb in Stufe S24 verglichen, um einen Unterschled dazwischen als einen Kompensationswert zu errechnen. Die erwünschte Endabmessung wurde von einer Bedienungsperson vorher eingegeben, und sie ist im Speicher 22 gespeichert.
In der nächsten Stufe S25 wird eine Impulserzeugungs-Anweisung von der CPU 21 an die Impulserzeugungs-Schaltung 23 abgegeben, um Impuls-Signale zum Ändern der Position des Scheibenkopfes 12 zu erzeugen. Es werden Impuls-Signale, deren Anzahl dem Kompensationswert entspricht, an die Antriebs-Schaltung 25 gegeben, so daß der Scheibenkopf 12 über eine Strecke vorgeschoben oder zurückgezogen wird, die dem Kompensationswert entspricht. Mit dieser Operation wird die Position des Scheibenkopfes 12 geändert, um die zylindrische Oberfläche Wb genau zu einem erwünschten Enddurchmesser zu schleifen.
In Stufe S26 werden Befehlsdaten für die Bewegung des Tisches 14 nach links von der CPU 21 an die Impulserzeugungs-Schaltung 24 gegeben, so daß Impuls-Signale für die Bewegung über eine vorbestimmte Strecke nach links an die Antriebs-Schaltung 26 gegeben werden. Mit dieser Impuls-Abgabe wird der Tisch 24 über eine vorbestimmte Strecke nach links bewegt, um die zylindrische Oberfläche Wb des Werkstückes W zu schleifen.
Bei der Stufe S27 wird beurteilt, ob die Schleifscheibe 121 eine Position P13 entsprechend dem rechten Ende der zylindrischen Oberfläche Wb des Werkstückes W erreicht hat. Wenn in Stufe S27 festgestellt wird, daß die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb nicht erreicht hat, dann bewegt sich die Bearbeitung von der Stufe S27 zur Stufe S23, um die Bearbeitung der Stufen S23 bis S27 zu wiederholen. Wird im Gegensatz dazu in Stufe S27 festgestellt, daß die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb erreicht hat, dann endet die Bearbeitung. Der Scheibenkopf 12 und der Tisch 14 werden danach in ihre ursprünglichen Positionen bewegt.
Wie oben beschrieben, wird die radiale Position der Schleifscheibe auf der Grundlage des gemessenen Durchmessers der zylindrischen Oberfläche Wb geändert, so daß der gesamte Abschnitt der zylindrischen Oberfläche Wb die erwünschte Endabmessung aufweist. Es ist daher möglich, die zylindrische Form der zylindrischen Oberfläche Wb zu verbessern.

Ausführungsform der Erflndung

Da die Struktur der Schleifmaschlne, die bei diesem Verfahren, das die Erflndung verkörpert, benutzt wird, die gleiche ist wie bei dem dritten Verfahren, wird die Erläuterung der Struktur der Schleifmaschine weggelassen. Obwohl der numerische Regler auch die gleiche Struktur hat wie bei dem dritten Verfahren, speichert der Speicher 22 eine Kompensationswert-Tabelle und ein Versuchs-Bearbeitungsprogramm, das sich von einem üblichen Bearbeitungsprogramm unterscheidet, wie in Figur 14 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird auch ein Zähler 32 zum Feststellen der gegenwärtigen Position des Tisches 14 benutzt.
Bei dieser Ausführungsform wird der Durchmesser einer zylindrischen Oberfläche Wb während einer Versuchs-Bearbeitung gemessen, um Kompensationswerte zum Ändern der Position des Scheibenkopfes 12 zu erhalten, und die erhaltenen Kompensationswerte werden in der Kompensationswert-Tabelle gespeichert. Bei der Bearbeitungsoperation wird die Position des Scheibenkopfes 12 gemäß den in der Kompensationswert-Tabelle gespeicherten Kompensationswerten geändert.
Es wird nun der Betrieb der Schleifmaschine gemäß dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die in den Figuren 13(a) und 13(b) gezeigten Fließbilder sowie die in den Figuren 14, 15 und 16 sowie in Figur 11 gezeigten, veranschaulichenden Darstellungen beschrieben.
1. Versuchsbearbeitung:
Der numerische Regler wird zuerst in den Versuchs-Bearbeitungsmodus unter der Bedingung gebracht, daß ein Versuchs-Werkstück W durch Spindelkopf 16 und Reitstock 17 getragen ist.
Wird eine Startbefehl-Eingabe von einer Bedienungsperson vorgenommen, dann führt die CPU 21 das Versuchs-Bearbeitungsprogramm aus, das in Figur 13(a) gezeigt ist.
Bei der ersten Stufe S31 wird der Scheibenkopf 12 vorgeschoben, und der Tisch 14 wird gleichzeitig mit der Vorschub-Bewegung des Scheibenkopfes 12 nach rechts bewegt, so daß die Schleifseheibe 121 in die Position pH bewegt wird, wie sie in Figur 16 gezeigt ist.
Bei der nächsten Stufe S32 wird der Scheibenkopf 12 weiter vorgeschoben, während der Tisch 14 in der gleichen Position bleibt. Mit dieser Operation werden eine Schulteroberfläche Wa und das linke Ende der zylindrischen Oberfläche Wb zu den erwünschten Abmessungen geschliffen.
In Stufe S33 wird der Durchmesser der zylindrischen Oberfläche Wb durch die Meßvorrichtung 18 gemessen, und der gemessene Durchmesser wird mit einer erwünschten Endabmessung der zylindrischen Oberfläche der Stufe S34 verglichen, um einen Unterschled dazwischen als einen Kompensationswert zu berechnen. Die erwünschte Endabmessung wurde vorher durch eine Bedienungsperson eingegeben.
In Stufe S35 liest die CPU 21 den Inhalt des Zählers 32, der die Anzahl der von der Impulserzeugungs-Schaltung 24 abgegebenen Impuls-Signale zählt, um die gegenwärtige Position des Tisches 14 festzustellen. Danach wird der Kompensationswert in der Kompensationswert-Tabelle zusammen mit der gegenwärtigen Position des Tisches 14 gespeichert.
In Stufe S36 wird der Servomotor 15 aufgrund der Impuls-Signale, die von der Impulserzeugungs-Schaltung 24 abgegeben werden, angetrieben, so daß der Tisch 14 um ein vorbestimmtes Ausmaß nach links bewegt wird. In der nächsten Stufe S37 wird beurteilt, ob die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb des Werkstückes W erreicht hat oder nicht. Wird in Stufe S37 festgestellt, daß die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb nicht erreicht hat, dann bewegt sich die Bearbeitung von Stufe S37 zu Stufe S33, um die Bearbeitung der Stufen S33 bis S37 zu wiederholen. Wird im Gegensatz dazu in Stufe S37 festgestellt, daß die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb erreicht hat, dann endet die Bearbeitung. Der Scheibenkopf 12 und der Tisch 14 werden danach in ihre ursprünglichen Positionen zurückgeführt.
Mit der oben beschriebenen Operation werden die Kompensationswerte bei verschiedenen axialen Positionen der zylindrischen Oberfläche Wb gemessen und zusammen mit den Daten, die die axialen Positionen anzeigen, bei denen die Messung des Durchmessers stattgefunden hat, in der Kompensationswert-Tabelle gespeichert.
2. Bearbeitungs-Operation:
Nachdem der numerische Regler 20 auf die Bearbeitungs-Operation eingestellt wurde, wird ein neues Werkstück W zwischen dem Spindelkopf 16 und dem Reitstock 17 befestigt. Wird ein Startbefehl durch die Bedienungsperson unter solchen Bedingungen eingegeben, dann führt die CPU 21 die Bearbeitung aus, die in Figur 13(b) gezeigt ist.
In der ersten Stufe S41 wird der Scheibenkopf 12 vorgeschoben, und der Tisch 14 wird gleichzeitig mit der Vorschub-Bewegung des Scheibenkopfes 12 nach rechts bewegt.
In der nächsten Stufe S42 wird der Sheibenkopf weiter vorgeschoben, während der Tisch 14 in der gleichen Position stehenbleibt. Mit dieser Operation werden eine Schulteroberfläche Wa und ein Teil der zylindrischen Oberfläche Wb mit den erwünschten Abmessungen geschliffen.
In Stufe S43 wird die gegenwartige Position des Tisches 14 auf der Grundlage des Inhaltes des Zählers 32 bestimmt. Danach wird einer der Kompensationswerte, der der bestimmten, gegenwärtigen Position entspricht, aus der im Speicher 22 gespeicherten Kompensationswert-Tabelle in Stufe S44 gelesen.
In der nächsten Stufe S45 werden die Impulse, deren Anzahl dem ausgelesenen Kompensationswert entspricht, an die Antriebs-Schaltung 25 gegeben, um den Scheibenkopf 12 vorzuschieben oder zurückzuziehen. Mit dieser Operation wird die Position der Schleifscheibe in der Richtung der X-Achse gemäß dem Kompensationswert geändert. In Stufe S46 wird der Tisch 14 um ein vorbestimmtes Ausmaß nach links bewegt, um ein Querschleifen auszuführen.
In Stufe S47 wird beurteilt, ob die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb des Werkstückes W erreicht hat. Wird in Stufe S47 festgestellt, daß die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb nicht erreicht hat, dann bewegt sich die Bearbeitung von Stufe S47 zur Stufe S43, um die Bearbeitung der Stufen S43 bis S47 zu wiederholen. Mit dieser Operation wird die Position des Scheibenkopfes 12 kontinuierlich gemäß den Kompensationswerten geändert, und eine solche Operation wird fortgesetzt, bis die gesamte Fläche der zylindrischen Oberfläche Wb geschliffen ist.
Wird im Gegensatz dazu in Stufe S47 festgestellt, daß die Schleifscheibe 121 das andere Ende der zylindrischen Oberfläche Wb erreicht hat, dann endet die Bearbeitung. Der Scheibenkopf 12 und der Tisch 14 werden danach in ihre ursprünglichen Positionen bewegt.
Wie oben erläutert, wird die Position des Scheibenkopfes auf der Grundlage der Kompensationswerte kompensiert, so daß die gesamte Fläche der zylindrischen Oberfläche den erwünschten Enddurchmesser aufweist. Es ist daher möglich, die zylindrische Oberfläche mit einer sehr guten, zylindrischen Form zu schleifen.
Obwohl der Tisch zur Erzeugung einer Querbewegung der Schleifscheibe bei dem oben beschriebenen Schleilverfahren bewegt wird, kann die Querbewegung auch durch Bewegen des Scheibenkopfes in einer Richtung parallel zur Rotationsachse eines Werkstückes erhalten werden.
Offensichtlich sind zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich. Es sollte daher klar sein, daß die vorliegende Erfindung anders als hler spezifisch beschrieben innerhalb des Rahmens der beigefügten Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Schleifen einer zylindrischen Oberfläche (WR1, WR2, Wb) eines Werkstückes (W) mit einer rotierenden Schleifscheibe (121), die eine schmalere Schleifoberfäche aufweist als die axiale Länge der zylindrischen Oberfläche (WR1, WR2, Wb), wobei das Verfahren die Stufen umfaßt:

Drehen des Werkstückes (W) um eine Mittelachse;

Vorschieben der Schleifscheibe (121) mit Bezug auf das Werkstück (W) um einen Zuführungs-Abstand aus einer Zuführungs-Startposition (PO, P10) in Richtung auf ein Ende (P1, P12) der zylindrischen Oberfläche (WR1, WR2, Wb), um das eine Ende der zylindrischen Oberfläche (WR1, WR2, Wb) zu einem vorbestimmten Durchmesser zu schleifen und

Bewirken einer relativen Bewegung zwischen der Schleifscheibe (121) und dem Werkstück (W), um die Schleifscheibe (121) mit Bezug auf das Werkstück (W) in einer Querrichtung parallel zur Mittelachse des Werkstückes (W) zu bewegen, bis die schleifende Oberfläche der Schleifscheibe (121) über das andere Ende der zylindrischen Oberfläche (WR1, WR2, Wb) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

das Verfahren weiter die Stufe des Regelns des Zuführungs-Abstandes umfaßt, um einen erwünschten Enddurchmesser zu erzielen, obwohl ein wirksamer Schleifabschnitt (b) verringert ist, in dem die schleifende Oberfläche die zylindrische Oberfläche (WR1, WR2, Wb) berührt,

wobei der Zuführungs-Abstand auf der Grundlage eines Versuchs-Verfahrens festgestellt wird, das die Stufen umfaßt:

Vorschieben der Schleifscheibe (121) um einen Zuführungs-Abstand gegen ein Ende einer zylindrischen Oberfläche eines Versuchs-Werkstückes, um das eine Ende der zylindrischen Oberfläche zu einem vorbestimmten Durchmesser zu schleifen;

Bewirken einer relativen Bewegung zwischen der Schleifscheibe (121) und dem Versuchs- Werkstück, um die Schleifscheibe (121) mit Bezug auf das Versuchs-Werkstück in einer Querrichtung parallel zur Mittelachse des Versuchs-Werkstückes gegen das andere Ende der zylindrischen Oberfläche zu bewegen, um die gesamte Fläche der zylindrischen Oberfläche zu schleifen;

Messen des Durchmessers der zylindrischen Oberfläche in verschledenen axialen Positionen der zylindrischen Oberfläche;

Errechnen von Kompensationswerten für die verschledenen axialen Positionen auf der Grundlage von Unterschieden zwischen den gemessenen Durchmessern und dem erwünschten Enddurchmesser;

Speichern der den verschiedenen axialen Positionen der Schleifscheibe (121) entsprechenden Kompensationswerte;

Erhalten eines der Kompensationswerte, der der gegenwärtigen, relativen Position der Schleifscheibe (121) in der Querrichtung entspricht und

Ersetzen des Versuchs-Werkstückes durch das Werkstück (W) und

Modifizieren des Zuführungs-Abstandes für das Werkstück (W) auf der Grundlage der erhaltenen Kompensationswerte.