DE3420938A1

DE3420938A1 - Vorrichtung zum abrichten der regelscheibe fuer eine spitzenlose schleifmaschine

Info

Publication number: DE3420938A1
Application number: DE19843420938
Authority: DE
Inventors: Yasuo Gamagouri Aichi Niino; Toshio Kariya Aichi Tsujiuchi; Kunihiko Unno
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1983-06-08
Filing date: 1984-06-05
Publication date: 1984-12-13
Also published as: JPS59227360A; US4570386A

Description

1A-4606
TF-1052-G

TOYODA KOKI KABUSHIKI KAISHA Kariya, Aichi, Japan

Vorrichtung zum Abrichten der Regelscheibe für eine spitzenlose Schleifmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abrichten der Regelscheibe für eine spitzenlose Schleifmaschine.

Bei spitzenlosen Schleifmaschinen wird eine Regelscheibe mit einer zylindrischen Außenfläche eines Werkstückes über dessen gesamte Länge in Berührung gehalten, während die Regelscheibe relativ zur Achse des Werkstückes leicht schräg liegt, so daß es notwendig ist, die Regelscheibe in die spezielle Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden abzurichten. Dazu ist bei herkömmlichen spitzenlosen Schleifmaschinen ein Abrichtwerkzeug für die Regelscheibe so vorgesehen, daß es in einer Richtung, die unter einem vorbestimmten Winkel relativ zur Achse der Regelscheibe schräg verläuft und gleichfalls in eine Querrichtung bewegbar ist und wird die Regelscheibe in die Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden nach einem Profilierungs-

verfahren abgerichtet, bei dem eine Schablone benutzt wird, die mit der Werkstückform übereinstimmt.

Bei einem derartigen Verfahren zum Abrichten der Regelscheibe kann das Abrichten mit relativ hoher Genauigkeit bei einem gegebenen Durchmesser der Regelscheibe ausgeführt werden, wenn sich jedoch der Durchmesser der Regelscheibe ändert, tritt ein Abrichtfehler auf, der sich insbesondere bei einer abgestuften Regelscheibe bemerkbar macht, die ein abgestuftes Werkstück hält . Bei dem herkömmlichen Verfahren ist daher die Schleifgenauigkeit begrenzt, so daß dann, wenn eine hohe Schleifgenauigkeit benötigt wird, die relative Lage zwischen der Regelscheibe und dem Abrichtwerkzeug Änderungen im Durchmesser der Regelscheibe entsprechend neu eingestellt werden muß.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zum Abrichten der Regelscheibe zu schaffen, die eine Regelscheibe in Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden mit hoher Genauigkeit unabhängig von Änderungen im Regelscheibendurchmesser abrichten kann.

Bei einer spitzenlosen Schleifmaschine, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anwendung kommt, wird ein Werkstück drehbar durch eine Regelscheibe und eine Werkstückplatte gehalten und mit einer Schleifscheibe geschliffen. Die Drehachse der Regelscheibe verläuft leicht schräg relativ zur Achse des Werkstückes. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abrichten der Regelscheibe für eine derartige spitzenlose Schleifmaschine weist ein Abrichtwerkzeug zum Abrichten der Regelscheibe auf, das so angebracht ist, daß es in einer Richtung parallel zur Drehachse der Regelscheibe und in einer Richtung, die die Drehachse der Regelscheibe schneidet, bewegbar ist und das in seinem Vorschub durch eine Vorschubsteuereinrichtung ge-

steuert wird. In einer numerischen Steuerung für die erfindungsgemäße Abrichtvorrichtung ist eine Speichereinrichtung vorgesehen, die Daten, die den Halskreisdurchmesser (kleinster theoretischer Durchmesser) der Regelscheibe wiedergeben, Daten, die den Neigungswinkel der Regelscheibe wiedergeben, Daten, die den Enddurchmesser eines Werkstückes wiedergeben,und Daten speichert, die die Zentrumshöhe des Werkstückes wiedergeben. Beim Abrichten der Regelscheibe berechnet die numerische Steuerung die Koordinatenwerte einer Vielzahl von Punkten auf dem einschaligen Rotationshyperboloiden, der an der Regelscheibe zu bilden ist, auf der Grundlage dieser Daten und führt die numerische Steuerung eine Koordinateninterpolation zwischen den Punkten entsprechend einer simultanen biaxialen Impulsverteilungssteuerung mit diesen Koordinatenwerten als Zielpunkten aus, so daß die Regelscheibe in der Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden abgerichtet wird.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine spitzenlose Schleifmaschine,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Steuerschaltung,

Fig. 3 und 4 die Beziehung einer Regelscheibe und einer Schleifscheibe zu einem Werkstück,

Fig. 5 in einem Flußdiagramm die Arbeit der in Figur 2 dargestellten zentralen Datenverarbeitungseinheit und

Fig. 6 eine Erläuterung der Koordinateninterpolation.

Wie es in Figur 1 dargestellt ist, sind ein Scheibenkopf 12, der eine Schleifscheibe 11 um eine Welle drehbar trägt, und eine Regelscheibenhalterung 14, die eine Regelscheibe 13 um eine Welle drehbar halt, auf einem Bett 10 einer numerisch gesteuerten spitzenlosen Schleifmaschine so ange-

bracht, daß sie vor und zurück in Richtungen X und U bewegbar sind, die parallel zueinander verlaufen. Der Scheibenkopf 12 und die Regelscheibenhalterung 14 werden in ihrem Vorschub in die Richtungen X und U über Vorschubsteuerungen mit Servomotoren 15 und 16 als Antriebsquellen gesteuert. Die Drehachse der Regelscheibe 13 verläuft unter einem kleinen Winkel θ schräg zur Achse des Werkstückes 18 in einer Ebene parallel zu letzterer Achse, wie es in Fig. 4 dargestellt ist,und die Regelscheibe 13 hat die Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden. Auf dem Bett 10 ist weiterhin eine Werkstückplatte 17 angebracht. Das Werkstück 18 ist durch die Regelscheibe 13 und die Werkstückplatte gehalten und wird durch die Schleifscheibe 11 geschliffen.

Ein Abrichtkopf 22, der ein Abrichtwerkzeug 21 zum Abrichten der Schleifscheibe 11 trägt, ist am Scheibenkopf 12 so angebracht, daß er in eine Richtung Y senkrecht zur Achse der Schleifscneibe 11 und gleichfalls in eine Richtung Z parallel zu dieser Achse bewegbar ist. Er wird zum Schneiden in X-Richtung um eine vorbestimmte Strecke mittels einer Schneidtiefensteuerung vorgeschoben, die einen Servomotor 23 als Antriebsquelle aufweist,und quer in Z-Richtung um eine vorbestimmte Strecke über eine Vorschubsteuerung mit einem Servomc.or 24 als Antriebsquelle bewegt. Ein Abrichtkopf 26, der ein Abrichtwerkzeug 25 zum Abrichten der Regelscheibe 13 trägt, ist weiterhin an der Regelscheibenhalterung 14 so angebracht, daß er in die Richtung V senkrecht zur Achse der Regelscheibe 13 und gleichfalls in eine Richtung W parallel zu dieser Achse bewegbar ist. Der Abrichtkopf 26 wird in seiner Schneidtiefe und in seinem Vorschub in die Richtungen V und W über eine Schneidtiefen- und Vorschubsteuerung mit Servomotoren 2 7 und 28 als Antriebsquellen gesteuert. Die Regelscheibe 13 wird in der Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden über eine simultane biaxiale Steuerung für die Achsen V und W abgerichtet.

Der Aufbau der Steuerschaltung wird im folgenden anhand von Figur 2 beschrieben. Eine Zentraleinheit 31 in einer numerischen Steuerung 30 umfaßt einen Mikroprozessor. Mit der Zentraleinheit 31 sind ein Speicher 32, eine Dateneingabeeinrichtung 33 und eine Schnittstelle 34 verbunden, wobei an die Schnittstelle 24 Antriebseinheiten DUU, ... DUZ zum Antreiben der Servomotoren 15,16,23,24,27 und 28 angeschlossen sind.

Im Speicher 32 ist ein numerischer Steuerdatenbereich vorgesehen, an dem numerische Steuerprogramme zum Ausführen der Schleifarbeit für das Werkstück 18 und der Abrichtarbeit für die Schleifscheibe 11 und die Regelscheibe 13 gespeichert sind. Durch die Dateneingabeeinrichtung 33 werden dem Speicher 32 weiterhin Daten, die für die Ausführung eines Abrichtprogramms für die Regelscheibe 13 notwendig sind, wie es in Figur 3 und 4 dargestellt ist, nämlich Daten, die den Neigungswinkel θ der Regelscheibe 13, Daten, die den Halskreisdurchmesser Dri des einschaligen Rotationshyperboloiden wiedergeben, der an der Regelscheibe 13 zu bilden ist, Daten, die eine axial Position Wr relativ zum Halsteil wiedergeben, Daten, die eine Endabmessung D des Werkstückes 18 wiedergeben, Daten, die eine Zentralhöhe H des Werkstückes 18 wiedergeben,und Daten eingegeben, die die Interpolationsschrittlänge a wiedergeben. Diese Daten werden an einem bestimmten Speicherbereich abgespeichert.

Das Flußdiagramm zum Abrichten der Regelscheibe 13 in die Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden wird im folgenden beschrieben. Aus den vorhergehenden Daten eines Halskreisdurchmessers Dri, des Werkstückenddurchmessers d, der axialen Position Wr, der Zentralhöhe H und des Neigungswinkels θ läßt sich eine axiale Schnittkurve der Regelscheibe 13 in der folgenden Weise ausdrücken:

_Dr . _Dri Vl + COS26. „2

wobei m = (H - Wr sine) / (|- +

Aus der obigen Gleichung ist es möglich, den Durchmesser Dr der Regelscheibe 13 in irgendeiner axialen Position Wr zu berechnen, so daß es möglich ist, Koordinatenwerte auf einem einschaligen Rotationshyperboloiden parallel zur Achse der Regelscheibe bei einem gegebenen Halskreisdurchmesser Dri zu erhalten.

In Figur 5 sind die Schritte S1 bis S7 des Flußdiagrammes dargestellt. Bei Ausgabe des Befehls,die Regelscheibe 13 abzurichten, wird zunächst im Schritt S1 die Schneidtiefe r (siehe Figur 6) vom Halskreisdurchmesser Dri abgezogen, um den Halskreisdurchmesser Dri des abzurichtenden einschaligen Rotationshyperboloiden zu berechnen. Anschließend wird im Schritt S2 der Durchmesser der Regelscheibe 13 in der axialen Position Wr unter Verwendung der obigen Gleichung berechnet, um einen Koordinatenwert des ersten zu interpolierenden Punktes PO zu erhalten (Figur 6). Im Schritt S4 werden die Interpolationsdaten einschließlich des Bearbeitungsursprungspunktes des Abrichtwerkzeuges 25 als Ausgangspunkt und des somit erhaltenen Punktes PO als Endpunkt in einen Impulsverteiler für die Achsen V und W in der numerischen Steuerung 30 eingegeben und im Schritt S5 wird den Antriebseinheiten DUV und DUW der Befehl gegeben, mit der Impulsverteilung oder Impulssteuerung zu beginnen. Anschließend wird im Schritt S6 beurteilt, ob die axiale Position Wr einen vorbestimmten Wert erreicht hat oder nicht. Wenn die Antwort negativ ist, wird die Interpolationsschrittlänge a von der axialen Position Wr abgezogen, woraufhin erneut im Schritt S2 ein Koordinatenwert eines Punktes P1, der als nächster zu interpolieren ist, in derselben Weise bestimmt wird, wie es oben beschrieben wurde. Weiterhin wird im Schritt S3 beurteilt, ob die Impulsverteilung oder Impulssteuerung zum Punkt PO vollendet ist oder nicht,

wobei dann, wenn die Antwort positiv ist, die Interpolationsdaten einschließlich des Punktes PO als Ausgangspunkt und des Punktes P1 als Endpunkt im Schritt S4 dem Impulsverteiler eingegeben werden und mit der Verteilung der Impulse begonnen wird.

Wie es in Figur 6 dargestellt ist, werden in dieser Weise Koordinatenwerte mehrerer Punkte PO, P1, ... PN, die axial voneinander um die vorbestimmte Länge a beabstandet sind, der Reihe nach erhalten. Gleichzeitig werden die beiden Achsen V und W simultan für eine Linearinterpolation zwischen den Punkten PO, P1, ... PN gesteuert und wird der Vorschub des Abrichtwerkzeuges längs des einschaligen Rotationshyperboloiden gesteuert, um die Regelscheibe 13 auf die vorbestimmte Form abzurichten.

Wenn der Vorschub des Abrichtwerkzeuges 25 über die gesamte Breite der Regelscheibe 13 gesteuert ist, wird das Ergebnis der Beurteilung im Schritt S6 positiv und ist der Abrichtarbeitszyklus für die Regelscheibe 13 beendet. Danach wird das Abrichtwerkzeug 25 wieder zum Bearbeitungsausgangspunkt zurückgeführt.

Beim Abrichten einer abgestuften Regelscheibe, die ein abgestuftes Werkstück hält, werden vorher Daten, die den Enddurchmesser in jeder Stufe des Werkstückes wiedergeben, und Daten eingegeben, die jeden Halskreisdurchmesser der Regelscheibe wiedergeben, die die zylindrische Außenfläche mit jedem Enddurchmesser berührt. Ein erster Koordinatenwert der zu interpolierenden Punkte wird dadurch erhalten, daß ein Enddurchmesser des Werkstückes und der zugehörige Halskreisdurchmesser in die oben angegebene Gleichung eingesetzt werden, um eine Fläche der Regelscheibe abzurichten. Dann werden die übrigen Flächen der Reihe nach auf der Grundlage der anderen Enddurchmesser und der anderen Halskreisdurchmesser abgerichtet. Es kann somit

selbst eine abgestufte Regelscheibe genau in Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden abgerichtet werden.

Obwohl bei dem obigen Ausführungsbeispiel eine Impulsverteilung oder Impulssteuerung erfolgte, während der Reihe nach die Koordinatenwerte der zu interpolierenden Punkte berechnet wurden, können die Koordinatenwerte von allen Punkten auch vor der Impulsverteilung oder Impulssteuerung berechnet werden.

Wie es oben beschrieben wurde, werden Koordinatenwerte von mehreren Punkten auf einem zu bildenen einschaligen Rotationshyperboloiden berechnet und wird ein Abrichtwerkzeug in seinem Vorschub zur Koordinateninterpolation zwischen diesen Punkten mit denjenigen Koordinatenwerten als Zielpunkten gesteuert. Folglich kann die Regelscheibe auf die Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden mit hoher Genauigkeit unabhängig von Änderungen in ihrem Durchmesser abgerichtet werden.

Claims

1A-4606
TF-1052-G

TOYODA KOKI KABUSHIKI KAISHA
Kariya, Aichi," Japan

Patentansprüche

.) Vorrichtung zum Abrichten der Regelscheibe auf die Form eines einschaligen Rotationshyperboloiden für eine
spitzenlose Schleifmaschine, bei der ein von einer
Schleifscheibe zu schleifendes Werkstück von der Regelscheibe und einer Werkstückplatte gehalten wird und die Drehachse der Regelscheibe unter einem vorbestimmten
Winkel relativ zur Achse des Werkstückes in einer Ebene parallel zu dieser schräg verläuft,
gekennzeichnet durch

eine Vorschubsteuereinrichtung zum Steuern des Vorschubes eines Abrichtwerkzeuges zum Abrichten der Regelscheibe in einer Richtung parallel zur Drehachse der
Regelscheibe und gleichfalls in einer Richtung, die die Drehachse schneidet,

eine Speichereinrichtung zum Speichern von Daten, die
einen Halskreisdurchmesser des an der Regelscheibe auszubildenden einschaligen Rotationshyperboloiden wieder-

geben, von Daten, die eine Neigungswinkel der Regelscheibe wiedergeben, von Daten, die einen Enddurchmesser des Werkstückes wiedergeben,und von Daten, die eine Zentralhöhe des Werkstückes wiedergeben, eine Recheneinrichtung zum Berechnen von Koordinatenwerten von mehreren Punkten auf einem einschaligen Rotationshyperboloiden, um das Abrichtwerkzeug auf der Grundlage dieser Daten zu bewegen,und eine Steuereinrichtung zum simultanen biaxialen Steuern der Vorschubsteuereinrichtung zur Koordinateninterpolation zwischen den Punkten mit den in dieser Weise erhaltenen Koordinatenwerten als Zielpunkten entsprechend dem Ergebnis der Berechnung.

Vorrichtung zum Abrichten der Regelscheibe für eine spitzenlose Schleifmaschine, bei der ein von einer Schleifscheibe zu schleifendes Werkstück drehbar von der Regelscheibe und einer Werkstückplatte gehalten ist, und die Drehachse der Regelscheibe unter einem vorbestimmten Winkel relativ zur Achse des Werkstückes in einer Ebene parallel zu dieser Achse schräg verläuft, gekennzeichnet durch
ein Abrichtwerkzeug,

eine Führungseinrichtung zum Führen des Abrichtwerkzeuges beweglich in einer ersten Richtung, die in Richtung der Achse der Regelscheibe verläuft,und in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung, eine erste und eine zweite Vorschubeinrichtung zum Vorschieben des Abrichtwerkzeuges in der ersten und der zweiten Richtung und eine

numerische Steuerung, die mit der ersten und der zweiten Vorschubeinrichtung verbunden ist, um diese Vorschubeinrichtungen auf der Grundlage von numerischen Steuerdaten zu steuern, wobei die numerische Steuerung

(a) einen Datenspeicher zum Speichern von Daten, die einen Halskreisdurchmesser eines an der Regelscheibe auszubildenden einschaligen Rotationshyperboloiden wiedergeben, von Daten, die einen Neigungswinkel der Regelscheibe wiedergeben, von Daten, die einen Enddurchmesser des Werkstückes wiedergeben,und von Daten, die eine Zentralhöhe des Werkstückes wiedergeben,

(b) eine Recheneinrichtung zum Berechnen von Koordinatenwerten mehrerer Punkte, um das Abrichtwerkzeug auf dem einschaligen Rotationshyperboloiden auf der Grundlage dieser Daten zu bewegen, und

(c) eine Steuereinrichtung aufweist, um die ersten und die zweite Vorschubeinrichtung biaxial und simultan für eine Interpolation zwischen den Punkten auf der Grundlage der Koordinatenwerte zu steuern, die durch die Recheneinrichtung erhalten werden.