DE1028016B

DE1028016B - Process for the automatic control of the work process during the finest and final finishing of the surface, for example of metallic workpieces

Info

Publication number: DE1028016B
Application number: DEF9396A
Authority: DE
Inventors: Emil Reiber
Original assignee: Fortuna Werke Spezialmaschinenfabrik AG
Current assignee: Fortuna Werke Spezialmaschinenfabrik AG
Priority date: 1952-07-01
Filing date: 1952-07-01
Publication date: 1958-04-10
Also published as: GB726033A; FR1077769A; CH319321A

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.Method for automatic control of the work process in the case of fine and Finishing the surface of metallic workpieces, for example. They are machines known, in which the termination of the machining process depending on the achieved workpiece dimensions, is automatically controlled by a tactile organ in connection with adjustable, electrical contacts when reaching predetermined Dimensions affect the control.

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.There are of this measuring device, for. B. in grinding machines, accordingly given electrical impulses to the control in sequence as the work progresses to change the infeed speed from roughing to finishing, then from Finishing to fine grinding, finally to stop the infeed movement to the so-called firing. After reaching the finished size, another impulse is given to Shutdown of the machine given, whereupon in the automatic work flow of the machine changing the workpieces and restarting the machine for a new one Work cycle takes place.

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.However, the aforementioned tactile organs have so far only worked in dependence on the dimensions, e.g. B. the diameter or the thickness of the workpiece, wherein their effectiveness and reliability within the permissible tolerance limit was satisfactory.

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.However, as the development of the last few years shows, the surface quality plays a role (Roughness) in manufacturing, especially metal processing. Industry, one increasingly important role. It often happens that in addition to the dimensional accuracy of a workpiece a certain surface quality is also required.

Es ist eine Reihe von Geräten entwickelt worden, mit deren Hilfe es möglich ist, die Rauhtiefe oder den Tragteil einer bearbeiteten Oberfläche zu bestimmen.A number of devices have been developed that use it it is possible to determine the surface roughness or the supporting part of a machined surface.

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.According to the invention, the machine tools are now controlled also depending on the surface quality achieved. And that is the surface of the workpiece by a feeler element of a surface testing device that is guided over it scanned, the result of this action being converted into pulses that be introduced into the control device of the machine and to terminate of the operation when the desired quality value has been achieved.

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.A prerequisite for the application of the invention is that with the used Tool can actually achieve the desired surface quality. It so must z. B. in grinding wheels the fineness of the grain size of the permissible surface roughness correspond.

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.Since the surface quality alone is not always a factor in the quality and Usability of a workpiece is crucial, but with consideration of interchangeability also mostly prescribed dimensions have to be adhered to, is after another Proposal of the invention, the machine as a function of both the quality of the Surface as well as controlled by the dimensional accuracy.

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.Even if the previous surface testing devices are preferably not used moving workpiece and work with a button that only operates at a moderate speed is guided over the workpiece, it can be with a moving workpiece and with the higher the relative speed between the workpiece and the probe Calibrate the surface inspection device to carry out the measure claimed here. For this purpose, instead of a workpiece, a test workpiece already showing the desired surface quality according to prospective machining speed on the button for controlling the Surface quality bypassed. The resulting measured value is on a The display scale of the test device is marked as the mean value for the delivery of the control pulse.

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.Particularly suitable for the intended purpose are pneumatic or electrical test methods, since the surface cannot be damaged here, as is the case with mechanical, the surface in contact with a feeler pen Procedure is possible.

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.When machining a workpiece by grinding, e.g. B. on cylindrical grinding machine: i: nen, there are two different types of surface smoothness, the are in different orders of magnitude. The values of the measured on a circumference list Surface roughness is much smaller than that measured on the axial surface lines Values. The circumferential roughness is generally of less interest, especially since it is only is a fraction of the longitudinal roughness of interest here. So that the button of the test device is now not working on the same circumferential line, but also working itself moved in the longitudinal direction of the workpiece, it is loaded regardless of any During longitudinal grinding, the table movement is constantly directed axially towards the workpiece. and perform forward movement. The holder for the button can, for. B. at the The protective hood of the tool must be attached.

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.Depending on the type of test method, it can be used to protect the sensitive probe this can still be kept at rest at the beginning of processing, how to do that has also been provided for the dimension-dependent button for years. It only becomes automatic brought into working position when an adjustable dimension for the diameter is reached is.

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.At this moment the measuring and control device is used for monitoring the dimensional accuracy is given a pulse to the holding device of the button and thus its retraction triggered in working position.

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.As already mentioned, the tool must basically be designed in such a way that that with it the required surface quality can be achieved with certainty. It it is also provided that the pulse is given between the buttons for dimensional accuracy on the one hand and for the surface quality on the other hand that the termination is coupled processing only takes place when the conditions for both the measure and for the quality of the surface is achieved. So it should. for example on the one hand The machining of the workpiece can be continued when the surface quality has been achieved the desired dimensional tolerance has not yet been achieved, even if the Surface quality is temporarily lost again during this further processing.

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.If the workpiece is still too big, it cannot be used yet. This can happen if the delivery is basically too low or the Transition to fine grinding took place too early. On the other hand, editing is allowed not be canceled immediately when the upper dimension reaches the workpiece dimension, however, the required surface quality has not yet been achieved, as is often the case the case is.

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.If you know from experience the size, the size of a approximately dimensionally accurate workpiece reduced if further processing without infeed its surface from a relatively rough state to the one when it is reached The desired surface quality is brought to the desired dimension, then it prepares no difficulty in determining when to stop serving or set that the finished workpiece meets all the required dimensional and quality tolerances is equivalent to.

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.It can also happen that, for. B. when processing on grinding machines the dimensional tolerance is reached, but the required surface quality z. B. due to wear and tear the correctly selected grinding wheel, even for a longer process is not reached without delivery. In such a case it can be provided that an impulse can be given through which another tool, e.g. B. a polishing roller, is associated with the workpiece, with which the desired surface quality is achieved.

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.Another way of working can, for. B. be advantageous if none It is possible to use the test probes for dimensional accuracy and Surface quality to apply to the workpiece, for example because the surface of the workpiece by grooves, flats or the like. Is interrupted. In this case it will be with a certain basic setting of the machine tool removed from the machine, into an outside of the machine and with the Control organs of the machine interacting measuring and surface testing device introduced. In a similar way as it is known to control the dimensional accuracy then the results of the surface finish test and the duration of the spark-out or the effectiveness of a buffing roller. This automatic influence on the control the machine is done faster and more accurately than if a self-trained worker the adjustment of the controls would be carried out by hand.

Claims

PATENT CLAIMS 1. A method for automatic control of the work process in the finest and finish machining of the surface, for example metallic workpieces by means of machine tools, eg. B. grinding machines, characterized in that known surface testing devices, which are arranged on the machine tool in question and have been continuously influenced by the changing surface quality of the workpiece during the work process, the surface quality of the workpiece corresponding pulses are introduced into the control device of the machine, ie be brought to this effect in such a way that the machining of the workpiece is automatically interrupted when the desired surface quality is reached.

2. Method according to Claim 1, in which the working process takes place after the target workpiece dimension has been reached is automatically terminated by one influenced by the dimensions of the workpiece Measuring device acts on the control device of the machine tool, characterized in that that the surface testing device on the one hand and the measuring device on the other hand to the control device the machine tool act in combination.

3. The method according to claim 2, characterized characterized in that the workpiece is initially up to a small amount above the value lying within the tolerance limit, then under the influence of the measuring device the tool feed is automatically reduced or switched off completely and, then below combined control by the measuring device and the surface testing device the surface of the workpiece without significant chip removal, if necessary using a Finishing tool, e.g. B. eüiex polishing roller, to. to the upon reaching the desired surface quality within the tolerance limit automatic completion of the workflow is smoothed and leveled.

4. Procedure; according to claims 1 to 3, characterized in that the button of the surface testing device regardless of any There and Movement of the workpiece relative to the tool is periodic and uniform Performs reciprocating motion across the workpiece.

5. The method according to the claims 1 to 4, characterized in that the test of the surface quality with a certain basic setting of the machine tool finished, workpiece outside the machine is carried out with a surface testing device and the resulting Measured values in the form of pulses directly affect the control of the machine in the sense a correction whose basic setting can be brought into effect. Into consideration printed publications: German Patent No. 724 589; Book of Parthen, »Check and measuring the surface ", Munich, 1949, pp. 105/106, 139/140 and 184 to 190.