DE1028016B - Verfahren zum selbsttaetigen Steuern des Arbeitsvorgangs beim Feinst- und Fertigberarbeiten der Oberflaeche beispielsweise metallischer Werkstuecke - Google Patents

Description

• Verfahren zum selbsttätigen Steuern des Arbeitsvorgangs beim Feinst-und Fertigbearbeiten der Oberfläche beispielsweise metallischer Werkstücke Es sind Maschinen bekannt, bei denen die Beendigung des Bearbeitungsvorgangs in Abhängigkeit von den erreichten Werkstückabmessungen, selbsttätig gesteuert wird, indem ein Tastorgan in Verbindung mit einstellbaren, elektrischen Kontakten bei Erreichen vorbestimmter Abmessungen die Steuerung beeinflußt.
• Es werden von diesem Meßgerät, z. B. bei Schleifmaschinen, entsprechend dem Arbeitsfortschritt der Reihe nach elektrische Impulse an die Steuerung gegeben zur Veränderung der Zustellgeschwindigkeit von Schruppen auf Schlichten, dann von Schlichten auf Feinstschleifen, schließlich zum Aufhören der Zustellbewegung zum sogenannten Ausfeuern. Nach Erreichen des Fertigmaßes wird ein weiterer Impuls zum Stillsetzen der Maschine gegeben, worauf im automatischen Arbeitsablauf der Maschine das Auswechseln der Werkstücke und das Wiederanstellen der Maschine für ein neues Arbeitsspiel erfolgt.
• Die vorerwähnten Tastorgane arbeiteten aber bisher nur in Abhängigkeit von den Abmessungen, z. B. dem Durchmesser oder der Dicke des Werkstücks, wobei ihre Wirksamkeit und Zuverlässigkeit innerhalb der zulässigen Toleranzgrenze durchaus zufriedenstellend war.
• Wie die Entwicklung der letzten Jahre zeigt, spielt jedoch die Oberflächengüte (Rauhigkeit) in der Fertigung, vor allem der metallverarbeitenden. Industrie, eine immer größere Rolle. Es kommt häufig vor, daß außer der Maßhaltigkeit eines Werkstückes auch eine bestimmte Oberflächengüte verlangt wird.
• Es ist eine Reihe von Geräten entwickelt worden, mit deren Hilfe es möglich ist, die Rauhtiefe oder den Tragteil einer bearbeiteten Oberfläche zu bestimmen.
• Nach der Erfindung erfolgt die Steuerung der Werkzeugmaschinen nunmehr auch in Abhängigkeit von der erzielten Oberflächengüte. Und zwar wird die Oberfläche des Werkstücks von einem über dieses geführten Tastglied eines Oberflächenprüfgerätes abgetastet, wobei das Ergebnis dieser Maßnahme in Impulse umgewandelt wird, die in die Steuerungseinrichtung der Maschine eingeleitet werden und zur Beendigung des Arbeitsganges führen, wenn der gewünschte Gütewert erreicht ist.
• Voraussetzung für die Anwendung der Erfindung ist, daß mit dem verwendeten Werkzeug auch tatsächlich die gewünschte Oberflächengüte erreicht werden kann. Es muß also z. B. bei Schleifscheiben die Feinheit der Korngröße der zulässigen Rauhtiefe entsprechen.
• Da die Oberflächengüte allein aber nicht immer für die Qualität und Brauchbarkeit eines Werkstücks ausschlaggebend ist, sondern mit Rücksicht auf Austauschbarkeit auch meist vorgeschriebene Maße eingehalten werden müssen, wird nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Maschine auch in Abhängigkeit sowohl von der Güte der Oberfläche als auch von der Maßgenauigkeit gesteuert.
• Wenn auch die bisherigen Oberflächenprüfgeräte vorzugsweise bei nicht bewegtem Werkstück und mit einem Taster arbeiten, der mit nur mäßiger Geschwindigkeit über das Werkstück geführt wird, so läßt sich doch bei bewegtem Werkstück und bei größerer Relativgeschwindigkeit zwischen Werkstück und Taster das zu verwendende Gerät der Oberflächenprüfung zur Durchführung der hier beanspruchten Maßnahme eichen. Zu diesem Zweck wird in der Bearbeitungsmaschine an Stelle eines Werkstücks ein die gewünschte Oberflächengüte bereits aufweisendes Testwerkstück entsprechend der in Aussicht genommenen Bearbeitungsdrehzahl an dem Taster für die Steuerung der Oberflächengüte vorbeigeführt. Der sich hierbei ergebende Meßwert wird auf einer Anzeigeskala des Prüfgerätes als Mittelwert für die Abgabe des Steuerimpulses markiert.
• Besonders geeignet für den vorgesehenen Zweck sind pneumatische oder elektrische Prüfverfahren, da hierbei die Oberfläche nicht beschädigt werden kann,, wie es bei mechanischen, die Oberfläche unter Berührung m:it einem Fühlerstift abtastenden Verfahren möglich ist.
• Bei der Bearbeitung eines Werkstücks durch Schleifen, z. B. auf Rundschleifmaasch:i:nen, ergeben sich zwei verschiedene Arten von Oberflächenmuhigkeiten, die in verschiedenen Größenordnungen liegen. Die Werte der auf einer Umfangsliste gemessenen Oberflächenrauhigkeit sind wesentlich kleiner als die auf axialen Mantellinien gemessenen Werte. Die Umfangsrauhigkeit interessiert im allgemeinen weniger, zumal sie nur einen Bruchteil der hier interessierenden Längsrauhigkeit beträgt. Damit der Taster des Prüfgerätes nun nicht auf der gleichen Umfangslinie arbeitet, sondern sich auch in Längsrichtung des Werkstücks bewegt, lädt man ihn unabhängig von einer etwaigen Tischbewegung beim Längsschleifen ständig eine axial zum Werkstück gerichtete hin- und hergehende Bewegung ausführen. Der Halter für den, Taster kann z. B. an der Schutzhaube des Werkzeugs befestigt sein.
• Je nach Art der Prüfmethode kann zur Schonung des empfindlichen Tasters dieser zu Beginn der Bearbeitung noch in Ruhestellung gehalten werden, wie man das auch für den maßabhängigen Taster schon seit Jahren vorsieht. Er wird erst automatisch in Arbeitsstellung gebracht, wenn ein einstellbares Maß für den Durchmesser erreicht ist.
• In diesem Augenblick wird von dem Meß und Steuergerät für die Überwachung der Maßgenauigkeit ein Impuls an die Haltevorrichtung des Tasters gegeben und damit dessen Einfahren in Arbeitsstellung ausgelöst.
• Wie schon erwähnt, muß grundsätzlich das Werkzeug so beschaffen sein, daß mit ihm die verlangte Oberflächengüte mit Sicherheit erreicht werden kann. Es ist weiter vorgesehen, daß die Impulsgabe derart zwischen den Tastern für die Maßhaltigkeit einerseits und für die Oberflächengüte andererseits gekuppelt ist, daß die Beendigung der Bearbeitung erst erfolgt, wenn die Bedingungen sowohl für das Maß als auch für die Güte der Oberfläche erreicht sind. Es soll also. beispielsweise einerseits bei erreichter Oberflächengüte die Bearbeitung des Werkstücks fortgesetzt werden, wenn die gewünschte Maßtoleranz noch nicht erreicht ist, und zwar auch dann, wenn die Oberflächengüte bei dieser Weiterbearbeitung vorübergehend wieder verlorengeht.
• Wenn dass Werkstück noch zu groß ist, ist es eben noch nicht verwendbar. Es kann dies vorkommen, wenn die Zustellung grundsätzlich zu gering ist oder der Übergang zum Feinstschleifen zu früh erfolgt. Andererseits darf die Bearbeitung nicht sofort abgebrochen werden, wenn das obere Abmaß der Werkstückabmessung erreicht, die erforderliche Oberflächengüte aber noch nicht erreicht ist, wie dies häufig der Fall ist.
• Wenn man aus Erfahrung dass Maß kennt, um das sich die Abmessung eines ungefähr maßhaltigen Werkstücks verringert, wenn bei Weiterbearbeitung ohne Zustellung dessen Oberfläche von einem verhältnismäßig rauhen Zustand auf die bei Erreichen des gewünschten Maßes gewünschte Oberflächengüte gebracht wird, dann bereitet es keine Schwierigkeiten, den Zeitpunkt des Aufhörens der Zustellung so zu bestimmen bzw. einzustellen, daß das fertige Werkstück allen geforderten Maß- und Gütetoleranzen entspricht.
• Es kann weiter vorkommen, daß z. B. beim Bearbeiten auf Schleifmaschinen die Maßtoleranz erreicht ist, die verlangte Oberflächengüte aber z. B. wegen Abnutzung der an sich richtig gewählten Schleifscheibe auch bei einem längeren, Bearbeiten ohne Zustellen nicht erreicht wird. Für einen solchen Fall kann vorgesehen sein, daß ein Impuls gegeben werden kann, durch den ein anderes Werkzeug, z. B. eine Polierrolle, mit dem Werkstück in Verbindung gebracht wird, mit dem die gewünschte Oberflächengüte erzielt wird.
• Eine weitere Arbeitsweise kann z. B. dann vorteilhaft sein, wenn keine Möglichkeit besteht, während der Bearbeitung die Testfühler für Maßhaltgkeit und Oberflächengüte an das Werkstück anzulegen, etwa weil die Fläche des Werkstücks durch Nuten, Abflachungen od. dgl. unterbrochen ist. In diesem Fall wird das mit einer bestimmten Grundeinstellung der Werkzeugmaschine fertigbearbeitete Werkstück der Maschine entnommen, in ein außerhalb der Maschine aufgestelltes und mit den Steuerorganen der Maschine zusammenwirkendes Meß- und Oberflächenprüfgerät eingeführt. In ähnlicher Weise, wie dies zur Kontrolle der Maßhaltigkeit bekannt ist, beeinflussen dann die Ergebnisse der Prüfung auf Oberflächenbeschaffenheit die Dauer des Ausfeuerns oder der Wirksamkeit einer Polierrolle. Dieser automatische Einfluß auf die Steuerung der Maschine erfolgt schneller und genauer, als wenn ein selbst geübter Arbeiter die Nachstellung der Steuerung von Hand ausführen würde.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum selbsttätigen Steuern des Arbeitsvorganges beim Feinst- und Fertigbearbeiten der Oberfläche beispielsweise metallischer Werkstücke mittels Werkzeugmaschinen, z. B. Schleifmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß von an sich bekannten Oberflächenprüfgeräten, die an der betreffenden Werkzeugmaschine angeordnet sind und von der sich während des Arbeitsablaufs ändernden Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks laufend beeinflußt worden, der Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks entsprechende Impulse in die Steuerungseinrichtung der Maschine eingeleitet, d. h. auf diese derart zur Einwirkung gebracht werden, daß die Bearbeitung des Werkstücks bei Erreichen der gewünschten Oberflächengüte selbsttätig unterbrochen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Arbeitsvorgang nach Erreichen des Werkstück-Sollmaßes selbsttätig beendet wird, indem ein von der Abmessung des Werkstücks beeinflußtes Meßgerät auf die Steuerungseinrichtung der Werkzeugmaschine einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberflächenprüfgerät einerseits und das Meßgerät andererseits auf die Steuerungseinrichtung der Werkzeugmaschine kombiniert einwirken.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück zunächst bis zu einem um ein geringes Maß oberhalb der Toleranzgrenze liegenden Wert bearbeitet, sodann unter dem Einfluß des Meßgerätes der Werkzeugvorschub automatisch herabgesetzt oder ganz abgeschaltet und, dann unter kombinierter Steuerung durch das Meßgerät und das Oberflächenprüfgerät die Oberfläche des Werkstücks ohne wesentliche Spanabnahme, gegebenenfalls unter Verwendung eines Feinstbearbeitungswerkzeuges, z. B. eüiex Polierrolle, bis. zu der beim Erreichen der gewünschten und innerhalb der Toleranzgrenze gelegenen Oberflächenbeschaffenheit automatisch erfolgenden Beendigung des Arbeitsablaufs geglättet und eingeebnet wird.
4. 4. Verfahren; nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da.ß der Taster des. Oberflächenprüfgerätes unabhängig von einer etwaigen Hin- und Herbewegung des Werkstücks gegenüber dem Werkzeug eine periodische sowie gleichmäßige Hin- und Herbewegung über das Werkstück ausführt.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfung der Oberflächengüte eines mit einer bestimmten Grundeinstellung der Werkzeugmaschine fertiggestellten, Werkstücks außerhalb der Maschine mit einem Oberflächenprüfgerät durchgeführt wird und die sich ergebenden Meßwerte in Form von Impulsen unmittelbar auf die Steuerung der Maschine im Sinne einer Korrektur deren Grundeinstellung zur Einwirkung gebracht werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 724 589; Buch von Parthen, »Prüfen und Messen der Oberfläche«, München, 1949, S. 105/106, 139/140 und 184 bis 190.