DE4429654A1

DE4429654A1 - Automatic workpiece-processing method for milling machine, drill or lathe

Info

Publication number: DE4429654A1
Application number: DE19944429654
Authority: DE
Inventors: Hans Nos
Original assignee: HESSISCHE APPARATEBAU
Current assignee: HESSISCHE APPARATEBAU
Priority date: 1994-08-20
Filing date: 1994-08-20
Publication date: 1996-02-22

Abstract

The process for the automatic, swarf-removing use of machine tools (3) on production machinery has an electronic control system (5), preferably using an infrared light signal, placed near the component (3). The control system utilises a program which ascertains the expansion of the tool (3) caused when the temperature exceeds the norm. It then produces corrective data to change the position of the implement. If the machinery in question is a lathe the temperature should be measured and the position of the tools automatically corrected immediately before it is ready to turn. Similarly drill bits should be checked and repositioned before drilling, even if the machine has been used previously.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen, spanabhebenden Bearbeiten eines Werkstückes auf einer Werkzeugmaschine mittels eines von einer elektronischen Steuerung gesteuerten Werkzeugs.The invention relates to a method for automatic, machining of a workpiece on a Machine tool using one of an electronic Controlled tool.

Werkzeugmaschinen der vorstehenden Art sind derzeit als numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, beispielsweise Dreh-, Bohr- oder Fräsmaschinen allgemein bekannt und ge bräuchlich. Die elektronische Steuerung der Werkzeugma schine steuert dabei aufgrund der in ihr eingegebenen Kontur des Werkstückes die Bewegungen des Werkzeugs. Durch die spanabhebende Bearbeitung des Werkstückes ent steht zwangsläufig Wärme, die zu einer Maßänderung des Werkstückes führt. Leider läßt sich die durch das Spanen eintretende Temperaturerhöhung des Werkstückes nicht ge nau voraussagen, weil sie insbesondere von der während der Bearbeitung zunehmenden Stumpfheit des Werkzeugs und den über die Länge des Werkstücks oftmals unterschiedli chen Materialeigenschaften abhängig ist. Letzteres kann von einer unterschiedlichen Härte des Werkstückes, einer unterschiedlichen Festigkeit oder Legierungsunterschieden in unterschiedlichen Bereichen abhängen. Besonders stark machen sich Maßabweichungen des Werkstückes durch Tempe raturerhöhung bemerkbar, wenn die spanabhebende Operation trocken erfolgt, was heute immer mehr bevorzugt wird.Machine tools of the above type are currently as numerically controlled machine tools, for example Turning, drilling or milling machines generally known and ge common. The electronic control of the tool ma The machine controls based on the entered in it Contour of the workpiece the movements of the tool. Ent by machining the workpiece is inevitably heat, which leads to a change in size of the Workpiece leads. Unfortunately, this can be done by machining occurring temperature increase of the workpiece is not ge predict exactly because they are particularly from the during machining increasing dullness of the tool and which often differ over the length of the workpiece Chen material properties is dependent. The latter can of a different hardness of the workpiece, one different strength or alloy differences depend in different areas. Especially strong make dimensional deviations of the workpiece due to tempe raturation noticeable when the machining operation is done dry, which is increasingly preferred today.

Um die beim Zerspanen auftretende Wärme möglichst gut ab führen zu können, so daß sich die Temperatur des Werk stückes möglichst wenig erhöht, kann man, wenn ein Kon takt des Werkstückes mit Schneidflüssigkeit nicht in Frage kommt, das Werkstück mit einem Kühlluftstrom anbla sen. Das führt jedoch zu einer relativ geringen Wärmeab fuhr, so daß man nur mit geringen Zerspanungsleistungen arbeiten kann und/oder vor aufeinanderfolgenden Operatio nen warten muß, bis sich das Werkstück ausreichend abge kühlt hat. Dadurch leidet natürlich die Wirtschaftlich keit der Bearbeitung erheblich.To remove the heat that occurs during machining as well as possible to be able to lead so that the temperature of the work piece increased as little as possible, if a Kon the workpiece with cutting fluid is not in Question comes, blowing the workpiece with a flow of cooling air sen. However, this leads to a relatively low heat dissipation drove, so that you only with low cutting performance can work and / or before successive operations NEN must wait until the workpiece is sufficiently abge has cooled. Of course, the economy suffers as a result processing speed considerably.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem sich hohe Bearbeitungsgenauigkeiten erreichen lassen, ohne daß auf eine weitgehend konstante Temperatur des Werkstückes geachtet werden muß.The problem underlying the invention is a method of the type mentioned at the beginning, with which high machining accuracy can be achieved without to a largely constant temperature of the workpiece must be respected.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerung mit einem die Temperatur des Werkstückes messenden Temperaturfühler verbunden ist, ein Programm zur Ermittlung der Maßänderung des Werkstückes aufgrund der eine Normaltemperatur übersteigenden Temperatur des Werkstückes hat und daß die Steuerung zur Ermittlung von Korrekturdaten für die Stellbewegungen des Werkzeugs auf grund der temperaturbedingten Maßänderungen des Werkstüc kes ausgebildet ist.This problem is solved according to the invention in that the control with a the temperature of the workpiece measuring temperature sensor is connected, a program to determine the dimensional change of the workpiece the temperature of the Has workpiece and that the controller for determining Correction data for the positioning movements of the tool due to the temperature-related dimensional changes of the workpiece kes is trained.

Bei einem solchen Verfahren werden die Stellbewegungen des Werkzeugs automatisch aufgrund der temperaturbeding ten Maßänderungen des Werkstücks korrigiert. Es ist des halb nicht mehr erforderlich, eine Erwärmung des Werk stückes während der Bearbeitung durch eine Werkstückküh lung zu verhindern oder vor der Durchführung von Meßar beiten am Werkstück auf eine ausreichende Abkühlung des Werkstückes zu warten. Deshalb eignet sich das erfin dungsgemäße Verfahren insbesondere für Werkstücke, welche ohne Schneidflüssigkeit bearbeitet werden müssen und die sich deshalb während der Bearbeitung besonders stark er wärmen. With such a procedure, the adjusting movements of the tool automatically due to the temperature corrected dimensional changes of the workpiece. It is the half no longer necessary, heating the factory piece during processing by a workpiece cooler prevent or before the implementation of Messar work on the workpiece for sufficient cooling of the The workpiece. That is why this is suitable Process according to the invention, in particular for workpieces which must be processed without cutting fluid and the therefore particularly strong during processing to warm.

Die Temperaturmessung könnte insbesondere bei einer Fräs maschine oder Bohrmaschine, bei der das Werkstück sich nicht bewegt, durch einen Temperaturfühler erfolgen, der gegen das Werkstück anliegt und dadurch die Temperatur des Werkstückes zu messen vermag. Einfacher ist es je doch, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einem berührungslos arbeitenden Temperatur fühler gearbeitet wird. Ein solcher Temperaturfühler er laubt eine Temperaturmessung bei sich bewegendem Werk stück, beispielsweise eine Temperaturmessung eines auf einer Drehmaschine rotierenden Werkstückes. Die Drehma schine braucht deshalb zum Zwecke der Messung nicht stillgesetzt zu werden.The temperature measurement could be especially in a milling machine or drilling machine in which the workpiece itself not moved, be carried out by a temperature sensor that bears against the workpiece and thereby the temperature of the workpiece is able to measure. It has never been easier but if, according to an advantageous development of the Invention with a non-contact temperature sensor is worked. Such a temperature sensor allows a temperature measurement when the movement is moving piece, for example a temperature measurement on a lathe rotating workpiece. The turning measure Therefore, the machine does not need for the purpose of measurement to be stopped.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet besonders ratio nell, wenn bei einer Drehmaschine ausschließlich vor der Fertigdrehoperation die Werkstücktemperatur gemessen und die Stellung des Werkzeugs automatisch korrigiert wird. Hierdurch kann man bei den Schruppoperationen auf den Ar beitsgang des Temperaturmessens und Korrigierens verzich ten.The inventive method works particularly ratio nell, if with a lathe only before Finished turning operation measured the workpiece temperature and the position of the tool is automatically corrected. This allows you to perform the roughing operations on the ar process of temperature measurement and correction ten.

Ebenso ist es bei einem Werkstück, in welchem nach einer vorangegangenen Bearbeitung Bohrungen erzeugt werden sol len, vorteilhaft, wenn vor dem Bohren die Werkstücktempe ratur gemessen und die Stellung des Bohrers automatisch korrigiert wird.It is the same with a workpiece in which after a previous machining holes should be created len, advantageous if the workpiece temperature before drilling measured and the position of the drill automatically is corrected.

Als Beispiel sei auf die Bearbeitung von Schwungscheiben aus Grauguß hingewiesen, bei der nach zwei trocken erfol genden Operationen von Dreharbeiten Bohrungen auf einem Teilkreis von 250 mm mit einer Bohrungstoleranz von plus/minus 12,5 µm gebohrt werden müssen. Die Wärmedeh nung beträgt bei Grauguß 11 µm je °C und Meter, also bei 4°C Temperaturanstieg und 250 mm Teilkreisdurchmesser 11 µm. Die geforderte Toleranz würde somit schon bei einer Erwärmung von nur 4°C nahezu völlig aufgebraucht. Dank des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es möglich, ohne Kühlung des Werkstückes und unabhängig von der Schärfe des Werkzeugs und Schwankungen der Materialeigenschaften die geforderte Genauigkeit problemlos zu erreichen.One example is the machining of flywheels made of gray cast iron, in which after two dry operations of filming holes on one Pitch circle of 250 mm with a bore tolerance of must be drilled plus / minus 12.5 µm. The Wärmedeh for gray cast iron is 11 µm per ° C and meter, ie at 4 ° C temperature rise and 250 mm pitch circle diameter 11 µm. The required tolerance would therefore already apply to one Heating of only 4 ° C almost completely used up. thanks the method according to the invention becomes possible without Cooling of the workpiece and regardless of the sharpness of the tool and fluctuations in material properties to achieve the required accuracy easily.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung wird nachfol gend auf die Zeichnung Bezug genommen. Diese zeigt sche matisch einen Spindelkasten 1 mit einem Spannfutter 2, in welches ein zu bearbeitendes Werkstück 3 eingespannt ist. Zur Bearbeitung des Werkstückes 3 dient ein in zwei Koor dinatenrichtungen verfahrbarer Trommelwerkzeughalter 4, welcher von einer automatischen Steuerung 5 gesteuert wird.To further illustrate the invention, reference is made hereinafter to the drawing. This shows cal matically a headstock 1 with a chuck 2 , in which a workpiece 3 to be machined is clamped. To machine the workpiece 3 is used in two coordinate directions movable drum tool holder 4 , which is controlled by an automatic control 5 .

Wichtig für die Erfindung ist ein Temperaturfühler 6, der berührungslos, beispielsweise durch eine Infrarotlicht messung, die Temperatur des Werkstückes 3 ermittelt und den Meßwert der Steuerung 5 zuführt. Diese ermittelt auf grund der gemessenen Temperatur des Werkstückes 3 und der in ihr abgespeicherten Kontur des Werkstückes 3 die tem peraturbedingten Maßänderungen des Werkstückes 3 und da nach Korrekturdaten für die Stellbewegungen des Trommel werkzeughalters 4.Important for the invention is a temperature sensor 6 , which measures the temperature of the workpiece 3 without contact, for example by infrared light measurement, and supplies the measured value to the controller 5 . On the basis of the measured temperature of the workpiece 3 and the contour of the workpiece 3 stored in it, this determines the temperature-related dimensional changes of the workpiece 3 and, according to correction data for the actuating movements of the drum tool holder 4 .

Claims

1. A method for automatic machining of a workpiece on a machine tool by means of egg nes controlled by an electronic control tool, characterized in that the control is connected to egg nem temperature measuring the workpiece temperature sensor, a program for determining the dimensional change of the Workpiece due to the temperature of the workpiece exceeding a normal temperature and that the controller is designed to determine correction data for the actuating movements of the tool due to the temperature-related dimensional changes of the workpiece.

2. The method according to claim 1, characterized in that with a non-contact temperature sensor will work.

3. The method according to claims 1 or 2, wherein the Machine tool is a lathe, characterized records that only before the finish turning operation measured the workpiece temperature and the position of the Tool is corrected automatically.

4. The method according to at least one of the preceding An sayings in which in a workpiece after a previous current machining holes are created, thereby characterized in that the workpiece temperature before drilling measured and the position of the drill automatically is corrected.