CH660323A5

CH660323A5 - Verfahren zur optimierung des schleifprozesses bei werkstuecken mit grossem und stark streuendem aufmass.

Info

Publication number: CH660323A5
Application number: CH4273/83A
Authority: CH
Inventors: Hans-Joachim Fahl; Horst-Werner Frank
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1982-08-12
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1987-04-15
Also published as: IT8348843A0; GB2126137A; GB2126137B; FR2531653A1; IT8348843A1; DD209406B1; FR2531653B1; DE3316244A1; JPS5930665A; GB8321386D0; IT1168632B; DD209406A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines Schleifprozesses für Werkstücke mit grossem und stark streuendem Aufmass aus schwer zerspanbaren Werkstoffen mit extrem langen Bohrungen und mit höchsten Qualitätsanforderungen auf Schleifautomaten mit CNC-Steuerung.

Die Bearbeitung von Werkstücken mit grossem und stark streuendem Aufmass, aus schwer zerspanbaren Werkstoffen, mit extrem langen Bohrungen und mit höchsten Qualitätsanforderungen auf Innenrundschleifmaschinen erfordert in der Regel im Schruppzyklus ein Mehrfachabrichten und ein Zwischenabrichten nach dem Schruppzyklus als Voraussetzung für das Schlichten. Dabei ist es für die Qualitätssicherung des Werkstückes notwendig, dass zu Beginn des Schlichtprozesses die Ausgangsbedingungen wie Dorn-abbiegung und Schleifkörperabrieb für alle Werkstücke möglichst gleich sind. Zur Lösung dieser Aufgabe ist es bekannt, dass beim Mehrfachabrichten im Schruppzyklus der Abrichtaufruf nach bestimmten Weg- oder Zeitintervallen, ausgehend vom Beginn des tatsächlichen Schruppschleifens, erfolgt. Diese Intervalle beginnen mit dem Kontaktbeginn zwischen Schleifkörper und Werkstück, ausgelöst durch eine bekannte Anfunksteuerung. Durch Aufmassschwankungen treten Verlagerungen der Abrichtintervalle im gesamten Schruppzyklus auf und führen zur Streuung in der letzten Schruppschleifphase, woraus sich unterschiedliche Ausgangsbedingungen durch unterschiedliche Dornabbiegung und Schleifkörperverschleiss für den Schlichtzyklus ergeben, die wiederum zu Qualitätsschwankungen führen. Hinzu kommt, dass mit einer Abrichtgeschwindigkeit und einem Sicherheitsbetrag im und nach dem Schruppzyklus gearbeitet wird. Dabei ist die Abrichtgeschwindigkeit die Geschwindigkeit mit der sich der Schleifkörper in axialer, radialer oder tangentialer Richtung am Abrichtdiamant vorbei bewegt. Der Sicherheitsbetrag ist der Betrag, um den die ZuStelleinrichtung der Maschine zur Kompensierung des Abriebes vom Schleifkörper und der Dornvorspannung nach dem Abrichten zurückgenommen werden muss. Durch die Verwendung einer Abrichtgeschwindigkeit für den Schrupp- und Schlichtzyklus ist es zur Erreichung der geforderten Werkstückqualität notwendig, mit der für den Schlichtprozess an-gepassten Abrichtgeschwindigkeit zu arbeiten. Das bedeutet, dass im Schruppzyklus mit feinen Schleifkörperoberflächen gearbeitet wird, was gleichzeitig eine verminderte Zerspanleistung und somit Zeitverlust bedeutet. Der Sicherheitsbetrag richtet sich dagegen nach dem Schleifkörperabrieb und nach der auftretenden Dornabbiegung im Schruppzyklus. Er bewirkt nach dem Abrichten zwischen Schruppen und Schlichten bei geringerer Dornabbiegung, hervorgerufen durch das Ausfeuern nach dem Schruppen — Ende und unterschiedlichem Schleifkörperabrieb durch eine streuende Teilstrecke vor Schruppen — Ende, ein sogenanntes Luftschleifen und somit ebenfalls ein Verlust an produktiver Zeit. Dieser Stand der Technik ist z.B. bekannt nach der DE-OS 1 777 133.

Ziel der Erfindung ist es, den Schleifprozess für schwer zerspanbare Werkstücke mit hohem, streuenden Aufmass, mit schwankenden Werkstoffqualitäten und Wärmebehandlungsqualitäten, mit extrem langen Bohrungen (Verhältnis Durchmesser zu Bohrungslänge 1 : 3 und grösser) und mit geforderten hohen Fertigungsqualitäten zu optimieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausgangsbedingungen vor der Schlichtphase im Schleifprozess für alle Werkstücke gleich zu gestalten und gleichzeitig die Abrichtgeschwindigkeit entsprechend den spezifischen Bedingungen für das Schruppen und Schlichten zu optimieren. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Durch den Einsatz einer rechnergestützten Steuerung ist es möglich, mit dem Anfun-ken des Schleifkörpers am Werkstück sofort das tatsächliche Aufmass am Werkstück zu ermitteln. Durch den Abzug eines vorher eingegebenen Festwertes für das Aufmass zum Schlichten ergibt sich das durch Schruppschleifen zu entfernende Aufmass. Dieses Aufmass ist werkstückbezogen in aller Regel unterschiedlich. Das werkstückbezogene Aufmass wird im Rechner vom Endpunkt des notwendigen Schruppzyklus rückwirkend in vorgegebene konstante Wegintervalle aufgeteilt. An den Endpunkten eines jeden Wegintervalles wird dann ein Abrichtvorgang eingeleitet. Zum anderen kann durch programmierte, feste Abrichtaufrufpunkte, die der Anfunksteuerung untergeordnet sind, d.h. der 1. Aufruf erfolgt erst nach Beginn des Anschleifens, der Schruppzyklus realisiert werden. Um optimale Bedingungen im Schrupp-und Schlichtzyklus zu erreichen, wird mit verschiedenen, den spezifischen Eingriffsbedingungen genügenden Abrichtge-schwindigkeiten und Sicherheitsbeträgen gearbeitet. So wird nach den einzelnen Schruppintervallen mit einer hohen Abrichtgeschwindigkeit der Schleifkörper aufgerauht, um eine hohe Zerspanleistung zu erreichen. Da in den einzelnen Schruppintervallen die Zustellgeschwindigkeiten in bekannter Weise variiert wird, kann vorzugsweise vorgesehen sein, die Abrichtgeschwindigkeiten für diese Intervalle ebenfalls zu variieren. Durch die dadurch möglich werdenden hohen Zustellgeschwindigkeiten wird der Schleifdorn entsprechend stark vorgespannt und der Schleifkörper extrem abgenutzt bzw. deformiert. Die Grösse des Schleifkörperabriebes und der Schleifdornabbiegung bestimmen den notwendigen Sicherheitsbetrag zur Realisierung des folgenden Teilzyklus ohne sofortige Berührung des Schleifkörpers mit dem Werkstück, d.h. der Schleifkörper soll nicht mit «Feuer» anschleifen, ein Luftschleifen aber so gering wie möglich gehalten werden. Im Schruppzyklus vor dem Mehrfachabrichten und nach dem Schruppzyklus vor dem Z'wischenabrichten erfolgt wahlweise zur Entlastung des Schleifdornes und des gesamten Zustellsystems ein sogenanntes Ausfeuern mit vorprogrammierbaren unterschiedlichen Zeiten. Dadurch werden im Schlichtzyklus entsprechende Genauigkeitsparameter, speziell bezüglich der Oberflächenqualität, erreicht. Durch

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die unterschiedlichen Abrichtgeschwindigkeiten im Schruppen und vor dem Schlichten ist ein optimales Zerspanen im Schruppzyklus und dadurch eine Leistungssteigerung, sowie ein anschliessendes Feinschleifen zur Verbesserung der Werkstückqualität, möglich.

Bei Benutzung des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich gegenüber dem bisherigen Stand der Technik wesentliche Vorteile:

— Schaffung günstiger Voraussetzungen für eine Qualitätssteigerung durch möglichst optimale Anpassung des gesamten Schleifzyklus an die Bearbeitungsaufgabe

— Schaffung gleicher Ausgangsbedingungen für alle Werkstücke zu Beginn des Schlichtzyklus als Voraussetzung für eine gleichbleibende Qualitätssicherung

— Einsparung von Arbeitszeit durch eine mögliche Erhöhung der Zerspanleistung im Schruppzyklus und durch die Verringerung des Sicherheitsbetrages im Schlichtzyklus.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Das dazugehörige obere Diagramm zeigt den Ablauf des gesamten Schleifzyklus an Hand der Entwicklung der Zustellung des Schleifkörpers über der Zeit, das untere Diagramm die zyklusbedingten Abrichtintervalle mit den Abrichtgeschwindigkeiten des Schleiftisches. Auf der oberen Ordinate ist der Weg der Zustellung vom Anfangspunkt P0 bis zum Endpunkt P3 aufgetragen. Die Punkte Pls Pr und Pr stellen den Beginn des Schruppzyklus entsprechend dem tatsächlich vorhandenen Schleifauf-mass dar. Der Punkt P2 steht für die im Rechner programmierte Beendigung des Schruppzyklus. Mit dem Anfunken des Schleifkörpers an das Werkstück erfasst der Rechner das abzuarbeitende Aufmass für das Schruppen und teilt in vorgegebene konstante Wegintervalle A, rücklaufend von P2 auf. Eine Streuung tritt dadurch zwangsläufig in der Wegstrecke vor dem ersten Abrichten auf. Um ein unnötiges Abrichten zu vermeiden, muss die Wegstrecke vor dem ersten Abrichten grösser als ein Sicherheitsbetrag S, jedoch kleiner oder gleich A + S sein.

Der gesamte Schleifzyklus in seiner zeitlichen Entwicklung für z.B. viermal Abrichten im Schruppzyklus und einmal Zwischenabrichten vor dem Schleifzyklus wird durch den durchgezogenen Linienverlauf dargestellt. Der Weg vom Ausgangspunkt P0 bis zum Punkt Pi als Ausgangspunkt des Schruppzyklus wird mit Anfunkgeschwindigkeit, die kleiner als die Eilzustellgeschwindigkeit ist, überwunden. Nach dem Anfunken erfolgt die erste Schruppphase mit hoher Zustellgeschwindigkeit sowie nach folgendem Rücksprung zum Abrichten. Dabei erfolgt das Abrichten nach oberem Diagramm mit einem hohen Abrichtbetrag und unterem Diagramm mit einer hohen Abrichtgeschwindigkeit. Nach dem Abrichten folgt der Vorsprung des Schleifkörpers mit einem

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grossen Sicherheitsbetrag S|. Durch die hohe Abrichtgeschwindigkeit erfolgt ein Aufrauhen der Schneidfläche des Schleifkörpers als Voraussetzung zur Erzielung einer grossen Zerspanleistung. Der maximale Schleifkörperabrieb bestimmt die Grösse des Abrichtbetrages aAbr, Abrieb und Schleifdornvorspannung bestimmen die Wahl des Sicherheitsbetrages S|. Der Sicherheitsbetrag S[ wird so gewählt, dass der Schleifkörper zu Beginn der nächsten Schruppphase nicht ins volle Material fährt. So werden Schleifkörperdeformation und Schleifdornvorspannung zu Beginn der Schruppphase vermieden. Nach dem Erreichen des Punktes P2 in der 5. Schruppphase erfolgt ein sogenanntes Ausfeuern zur aktiven Schleifentspannung und Schaffung konstanter Ausgangsbedingungen für den folgenden Schlichtzyklus. Es schliesst sich an ein Rücksprung zum Zwischenabrichten der Schneidfläche des Schleifkörpers mit niederem Abrichtbetrag und niederer Abrichtgeschwindigkeit, um eine hohe Oberflächengüte für die Schneidfläche zu erreichen. Danach erfolgt der Vorsprung unter Beachtung eines reduzierten Sicherheitsbetrages S2 zur weitgehendsten Vermeidung eines sogenannten zeitraubenden Luftschleifens. Bei Erreichen des Punktes P3 wird die Zustellung gestoppt und es erfolgt ein Ausfeuern zur Entlassung des Systems Werkstück — Werkzeug — Zustell-einrichtung und damit zur Erreichung der geforderten Genauigkeitsparameter, speziell zur Sicherung der Qualität der bearbeiteten Oberfläche.

Wie die gestrichelte Linie zeigt, kann bei besonders komplizierten Schnittbedingungen nach jeder Schruppphase ein wahlweises Ausfeuern vorgesehen werden, um die Schleif-dornabbiegung kompensieren zu können. Das bedeutet aber, wie aus dem oberen Diagramm zu ersehen ist, eine Verlängerung der Bearbeitungszeit.

Die gepunkteten Linien zeigen, beginnend mit den Punkten P], und P], den Zyklusverlauf bei schwankenden Aufmassen. So ist aus der Linie von Pr ausgehend zu ersehen, dass auf Grund des geringeren Aufmasses nur ein Abrichten im Schruppzyklus und ein Zwischenabrichten vor dem Schlichten notwendig ist.

Durch die Möglichkeit, die Abrichtgeschwindigkeiten zu variieren, wobei sie auch innerhalb der einzelnen Schruppphasen unterschiedlich sein können, ist gewährleistet, dass die Qualität der Arbeitsfläche des Schleifkörpers den spezifischen Schnittbedingungen, wie sie schon vorstehend genannt wurden, angepasst werden kann.

Die Wahl konstanter Wegintervalle für den Schruppzyklus, rückwirkend vom Endpunkt der Schruppzustellung P2 ermöglicht einen Abbau aller unterschiedlichen Schleif-dornabbiegungen und Schleifkörperabriebe im Verlauf des Schruppzyklus und schafft konstante Ausgangsbedingungen für den Schlichtzyklus.

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1 Blatt Zeichnungen

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660 323 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Optimierung eines Schleifprozesses bei Werkstücken mit grossem und stark streuendem Aufmass, aus schwer zerspanbaren Werkstoffen, mit extrem langen Bohrungen und hohen Qualitätsanforderungen auf Schleifautomaten mit CNC-Steuerung, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Augenblick der Berührung des Schleifkörpers mit dem Werkstück vom Rechner das gesamte abzuarbeitende Aufmass ermittelt wird, dass von diesem Gesamtaufmass das Schlichtaufmass als eingegebener Festbetrag subtrahiert wird, dass das abzuarbeitende werkstückbezogene Schrupp-aufmass vom Ende des Schruppzyklus an rücklaufend aufgeteilt wird, dass die Endpunkte dieser Wegintervalle als Ausgangspunkte für einen Abrichtvorgang verwendet werden, dass der Schleifkörper für die Abrichtvorgänge im Schruppzyklus mit hoher Abrichtgeschwindigkeit und für das Abrichten zum Schlichtzyklus mit niederer Abrichtgeschwindigkeit abgerichtet wird und dass die Sicherheitsbeträge beim Schruppen und vor dem Schlichten nach dem Abrichten variiert werden können.

2. Verfahren zur Optimierung des Schleifprozesses nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Abrichtge-schwindigkeiten für die Abrichtvorgänge im Schruppzyklus variiert werden können.