EP0468385A2 - Method for the circumferential grinding of radial non-circular works - Google Patents
Method for the circumferential grinding of radial non-circular works Download PDFInfo
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- EP0468385A2 EP0468385A2 EP91112171A EP91112171A EP0468385A2 EP 0468385 A2 EP0468385 A2 EP 0468385A2 EP 91112171 A EP91112171 A EP 91112171A EP 91112171 A EP91112171 A EP 91112171A EP 0468385 A2 EP0468385 A2 EP 0468385A2
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- B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
- B24B19/08—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding non-circular cross-sections, e.g. shafts of elliptical or polygonal cross-section
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Definitions
- the invention relates to a method for the peripheral grinding of radially non-circular workpieces, in which the workpiece is rotated about a first axis and a grinding wheel is fed along a second axis, which includes an angle of preferably 90 ° with the first axis, with the workpiece on Its surface, starting from a raw contour, is removed along spiral-like paths of an engagement point in a plurality of steps corresponding to one revolution of the workpiece in each case to intermediate contours and finally to a finished contour by rotating the workpiece and the grinding wheel in a predetermined manner as a function of data records are delivered, a new data record for the subsequent rotation of the workpiece being called up each time an intermediate contour is reached and in which a predetermined absolute dimension of the workpiece is continuously measured and a deviation from a target value is determined.
- CNC Numerically controlled
- CNC Numerically controlled
- the workpieces are clamped and rotated about their longitudinal axis (so-called C axis) by means of a controllable workpiece turning device.
- the grinding wheel is arranged on a grinding carriage which can be advanced along a further axis (so-called X-axis) towards the axis of rotation of the workpiece.
- the C-axis and the X-axis are usually perpendicular to each other.
- the desired circumferential profile of the workpiece e.g. the cam shape or the polygon shape are now generated in that the workpiece is rotated around the C axis in predetermined angular increments as a function of one another and at the same time the grinding wheel is adjusted linearly along the X axis.
- These two mutually coordinated movements describe the desired profile of the workpiece in the so-called "path operation", while in the so-called “infeed operation” a further infeed movement is superimposed which corresponds to the desired material removal.
- data records are stored in the control of the grinding machine. These data records assign a certain linear setting of the X axis to each angular position of the C axis, the values of the data records being matched to one another in such a way that the desired circumferential profile is created, taking into account both the "rail operation” and the “delivery operation” ".
- Workpieces of the type of interest here are delivered as blanks for carrying out such processes, i.e. as workpieces that still have a considerable allowance compared to the desired finished size, which must be removed with the respective process.
- the overall measurement i.e. the geometrical distance of the raw contour from the desired target contour, generally greater than the amount of material that can be removed in one machining step
- the known methods are usually carried out in several steps in succession. For example, a few roughing steps with a relatively large infeed are usually carried out first, followed by a few finishing steps with a correspondingly smaller infeed, until the finished workpiece is finally extended, i.e. is clamped out of the workpiece holder.
- the point of engagement of the grinding wheel on the workpiece is guided along a spiral path which begins at a first point of engagement of the grinding wheel on the raw contour of the still unprocessed workpiece and finally at an end point of the finished contour of the finished workpiece ends.
- a first disturbing influence can result from the fact that a workpiece clamped at the ends, for example a long thin shaft, radially evades the grinding wheel which is in contact. Another disturbing influence consists in thermal length changes in components of the machine tool and also in the workpiece itself. Another disturbing influence results from dynamic tracking errors Learn if the grinding machine has to move relatively large masses (grinding slides) relatively quickly to perform a non-circular grinding process. Finally, there are also interference from wear of the grinding wheel, changes in position when clamping and unclamping, and the like.
- the errors resulting from these interferences are divided into the so-called form errors and the so-called dimensional errors.
- shape errors only the deviation from the ideally specified shape is taken into account, without absolute dimensions playing a role.
- dimensional errors only the absolute dimensions of certain characteristic points of the generated profile are checked, while the form accuracy is otherwise not taken into account.
- This method thus has the essential advantage that a correction of the dimensional errors can be carried out at least for the other cams of the camshaft in one and the same clamping.
- the first cam was still ground with the uncorrected data records.
- this known method is not applicable to such non-circular workpieces in which only a single non-circular profile is provided on the workpiece. This is e.g. the case for polygon waves or polygon connections with outer or inner polygon.
- the invention is therefore based on the object of developing a method of the type mentioned in such a way that machining errors are recognized, monitored and evaluated for the control of the machine tool from the first engagement of the grinding wheel on the workpiece, so that the ground workpieces are true to scale.
- This object is achieved in that the deviation is compared with threshold values and that a predetermined number of steps are skipped when the threshold values are undershot.
- the method according to the invention uses a regulated method in which the dimensions of the workpiece are monitored by continuous measurement, in that a comparison with a setpoint takes place. If the target value provided for the respective machining or machining phase has been reached, the machining is stopped, with the result that a workpiece is always produced which has exactly the desired dimensions.
- the method according to the invention therefore makes it possible for the first time to grind non-circular workpieces with precise dimensions even during the very first machining. But also for workpieces, e.g. Camshafts, in which the same non-circular profiles are to be ground at several points on the workpiece, it is possible with the method according to the invention, already at the first machining point, e.g. on the first cam to create an accurate profile.
- workpieces e.g. Camshafts
- the method according to the invention already at the first machining point, e.g. on the first cam to create an accurate profile.
- a first plurality of roughing steps and a subsequent second plurality of finishing steps are provided, and all further roughing steps are skipped if the threshold value is undershot during a roughing step.
- This measure has the advantage that when machining in several phases (roughing / finishing), during the course of one of the several machining phases, the attainment of an intermediate target value is monitored in order to immediately set the end of this machining phase.
- the method according to the invention can thus also be used in subsequent machining phases or when machining workpieces that are machined with only one type of machining.
- a finite amount of delivery is specified during some of the plurality of steps and the amount is dimensioned differently for successive steps.
- the amount of delivery for successive steps can decrease.
- This measure has the advantage that, depending on the circumferential profile, material or type of grinding wheel, the oversize to be removed can be individually determined for successive processing steps.
- 10 designates an extremely schematically illustrated grinding machine.
- the grinding machine 10 comprises a grinding wheel 11, which rotates in a direction indicated by 12 about an axis, not shown in FIG. 1.
- the grinding wheel 11 is adjustable along a linear first axis 13, the so-called X axis.
- the grinding wheel 11 is arranged on a grinding carriage, not shown in FIG. 1, which can be displaced in a conventional manner in the direction of the first axis 13, likewise likewise not shown in FIG. 1 for the sake of clarity.
- a cam 15 is shown in FIG. 1 as an example of a radially out-of-round workpiece, as can be machined using the method according to the invention.
- the cam 15 has a base circle portion 16, i.e. an area with a constant radius, and also an elevation section 17, an area in which the cam 15 is radially out of round.
- the cam 15 is part of a camshaft that is clamped about its longitudinal axis in a second axis 18 of the grinding machine 10.
- the second axis 18 is an axis of rotation, as indicated by an arrow in FIG. 1. In practice it is referred to as the C axis.
- engagement point 20 is of course to be understood as a linear contact of the grinding wheel 11 on the cam 15 perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.
- the second axis 18 is usually perpendicular to the first axis 13, but the two axes can also form a finite angle include another size.
- the cam 15 is rotated about the second axis 18 in predetermined angular steps, and the grinding wheel 11 is simultaneously reciprocated along the first axis 13 in a predetermined manner. In this way, the desired profile is described while the engagement point 20 is moving, and at the same time the required delivery is set.
- the grinding machine 10 of FIG. 1 corresponds to the prior art, as was initially recognized.
- the grinding machine 10 also has a length measuring device 25, which is arranged in a fixed position in the vicinity of the cam 15 and works during the machining process.
- the length measuring device 25 has two measuring beaks 26, 27 which, in the illustration in FIG. 1, rest against the cam 15 from above and from below.
- the measuring beaks 26, 27 are able to follow the cam shape, as indicated by double arrows in FIG. 1. They each measure the current radius R.
- the upper measuring beak 26, for example measures a value Ri which almost corresponds to the maximum survey value of the cam 15, while the lower measuring beak 27 measures a value R 2 , which equals the base circle radius R G of the cam 15 in the base circle section 16.
- the measured values determined by the measuring beaks 26, 27 are forwarded from the outputs of the length measuring device 25 to a minimum selection 30.
- the minimum selection 30 only forwards the smaller of the two measured values R 1 or R 2 . Since the base circle section 16 sweeps over a circumferential angle of more than 180 °, at least one of the measuring beaks 26 or 27 bears against the base circle section 16, which also represents the area of the minimum radius.
- this value R Gist is now compared with a target value R Gsoll , which is supplied to the comparator 35 by a controller via a terminal 36.
- the comparator 35 thus determines the deviation of the actual value R Gist from the target value R Gsoll , and the resulting deviation is designated AR G in FIG. 1.
- the deviation AR G is now fed to a threshold value stage 40 connected downstream of the comparator 35.
- threshold level 40 For an explanation of the threshold level 40, reference may be made here to FIG. 2.
- the deviation AR G of the actual value R Gist from the target value R Gsoll of the desired finished contour decreases with progressive processing, ie progressive time t, as shown with a curve 50 in FIG. 2.
- the course 50 first reaches a point 51 and then a point 52 in the course of the machining.
- the point 51 lies on a dividing line 53 which separates a roughing area 54 from a finishing area 55, the machining steps of the roughing in FIG. 2 and in the following figures with SR and the finishing with SL are characterized.
- a threshold value AR GSR is stored in the comparator 40, while the end of the finishing area 55 is characterized by a threshold value AR GSL , which is preferably zero.
- the threshold value stage 40 If the course 50 of the deviation ⁇ R G reaches the first point 51, that is to say the end of the roughing area 54 has been reached, the threshold value stage 40 generates a first signal Si, while when the point 52 is reached the end of the finishing area 55 turns on corresponding signal S 2 is generated.
- the signals S 1 and S 2 are passed from the output of the threshold stage 40 to an input of a programmable logic controller 41, which in turn controls a numerical control device 42 of the grinding machine 10.
- the numerical control device 42 is connected to data outputs 43 and 44 for the movement units of the X-axis, ie the first axis 13, and the C-axis, ie the second axis 18.
- Fig. 3 shows an enlarged view of the cam 15 in side view.
- the cam 15 is shown in the unprocessed state, so that a raw contour is present on the circumference with 60.
- 61 denotes an intermediate contour that is generated as an intermediate result in the course of the grinding process.
- 62 finally denotes a finished contour, i.e. the contour of the finished cam with the desired dimensions.
- FIG. 3 and also that of the following FIG. 4 is to be understood only extremely schematically and that the dimensions given are exaggerated for the purpose of illustration. It is further understood that a large number of intermediate contours 61 are present between the raw contour 60 and the finished contour 62, of which only one is shown for the sake of clarity.
- 63 denotes a starting point at which the grinding wheel attacks the blank shown for the first time, as symbolized by an arrow 64.
- the current engagement point which was designated by 20 in FIG. 1
- follows a spiral-like path 65 which moves away from the raw contour 60 with increasing infeed and approaches the first intermediate contour 61 in order to reach an intermediate point 66 there.
- the intermediate point 66 has a radial distance from the starting point 63, which corresponds to the oversize between the raw contour 60 and the first intermediate contour 65.
- Fig. 4 shows corresponding relationships in the case of a polygon profile 70, as it is e.g. is used for torque connections between shafts and hubs or spindles and tools.
- 71 denotes a raw contour, 72 an intermediate contour and 73 a finished contour.
- the grinding wheel begins its processing at a starting point 74, as symbolized by an arrow 75, and then again follows a spiral path 76 to an intermediate point 77 on the intermediate contour 72.
- FIG. 5 shows a diagram which shows the dependence of the infeed A X set for successive steps on the time t during a machining process.
- a staircase curve 80 can be clearly seen in FIG. 5, which means that the infeed from processing step to processing step, i.e. is changed in stages from revolution to revolution of the workpiece.
- step by step is to be understood in such a way that the infeed during a processing step, i.e. during one revolution of the workpiece, can only be adjusted to the extent that the amount of infeed desired for the machining step over a relatively short period of time, i.e. the rotation of the workpiece is set over a very small angular range. So it is e.g. in the case of cam grinding, it is known to set the entire infeed by moving the grinding wheel 11 when the grinding wheel is in engagement with the base circle section 16 of the cam 15.
- the infeed can be set continuously or quasi-continuously, in which case a continuous calculation of the infeed increments with the coordinates of the profile to be generated must then be carried out over the entire circumference of the workpiece.
- 5 again shows areas 54 'and 55' for the roughing SR and the finishing SL. It can also be seen that the amount of the infeed AX set for a processing step is not constant. Preferably, the infeed desired for successive machining steps is set ever smaller and naturally considerably larger during roughing than during finishing. 5 shows as an example an infeed amount A, X for the first machining step, ie the first rotation of the workpiece, a smaller infeed amount A 4 X for the fourth machining step, still during the roughing SR, and finally a much smaller infeed amount ⁇ oX which already affects a processing step during the SL finishing.
- FIG. 6 shows in a schematic form how data records are generated for successive processing steps.
- Fig. 6, 85 denotes a profile memory that contains a so-called basic profile.
- This basic profile can be stored in Cartesian coordinates, in polar coordinates or in the coordinates of the two axes 13, 18. If necessary, a coordinate transformation can be carried out between these various coordinates by methods known per se.
- an infeed A X for successive machining steps can be stored in an infeed memory 86.
- the basic profile stored in the profile memory 85 can now be converted for each of the successive processing steps, so that a second profile memory 88 is created in which modified profiles C * , X * are stored.
- this takes place in that the C coordinates are adopted unchanged from the first profile memory 85, while the X coordinates are only changed additively by the desired delivery amount AX for the respective processing step.
- 91/1 ..., 91/4, 91/5 ..., 91 / n denote blocks which correspond to the individual machining steps or data records C, X in the roughing area 54 ".
- 91 / In contrast, n + 1 ..., 91 / n + 3, 91 / n + 4 ..., 91 / n + m denote blocks or data records for the machining steps in the finishing area 55 ".
- the numbers n and m for the roughing and finishing steps are so large that they are larger than the number of machining steps required for the respective workpiece in the worst case. In other words, this means that if one would process all n roughing steps, all m finishing steps, even under the most unfavorable conditions, a workpiece would always be produced whose final dimensions are smaller than the desired ones.
- the signal S 1 is generated by the threshold value stage 40.
- the signal S 1 in the programmable logic controller 41 and the subsequent CNC control unit 42 has the consequence that a jump 93 takes place in the flow diagram 90 of FIG. 7, which immediately leads to the end of the process sequence after the fourth roughing step 91/4 has been processed Roughing area 51 "continues, that is to say skips the further roughing steps 91/5 ..., 91 / n which are provided per se. The process is then immediately continued with the finishing steps 91 / n + 1 ....
- a decision block 98 now compares whether this deviation ⁇ i R G is even greater than the target value ⁇ R GSR . If so, go to the following roughing step 91 / i + 1. If this is not the case, ie the threshold value ⁇ R GSR has already been reached, the jump 93 to the first finishing step 91 / n is initiated.
- FIGS. 7 and 8 are only one example of several possibilities.
- a very large number of blocks 91 which is greater than the maximum required number
- a smaller, limited number of blocks can also be provided, which in the end is designed like a loop with any number of repetitions of the last step in each case.
- This last step in each case would have to be provided with a relatively small delivery amount and processed until the comparator 35 with the subsequent threshold value stage 40 recognizes that a limit value has been reached, in order then to suppress further repetitions.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umfangsschleifen von radial unrunden Werkstücken, bei dem das Werkstück um eine erste Achse gedreht wird und eine Schleifscheibe entlang einer zweiten Achse, die mit der ersten Achse einen Winkel von vorzugsweise 90° einschließt, zugestellt wird, wobei das Werkstück an seiner Oberfläche, ausgehend von einer Rohkontur, entlang von spiralartigen Bahnen eines Eingriffspunktes in einer Mehrzahl von jeweils einer Umdrehung des Werkstücks entsprechenden Schritten zu Zwischenkonturen und schließlich zu einer Fertigkontur abgetragen wird, indem das Werkstück und die Schleifscheibe in Abhängigkeit von Datensätzen in vorbestimmter Weise gedreht bzw. zugestellt werden, wobei jeweils nach Erreichen einer Zwischenkontur ein neuer Datensatz für die folgende Umdrehung des Werkstücks aufgerufen wird und bei dem eine vorbestimmte absolute Abmessung des Werkstücks kontinuierlich gemessen und eine Abweichung von einem Soll-Wert ermittelt wird.The invention relates to a method for the peripheral grinding of radially non-circular workpieces, in which the workpiece is rotated about a first axis and a grinding wheel is fed along a second axis, which includes an angle of preferably 90 ° with the first axis, with the workpiece on Its surface, starting from a raw contour, is removed along spiral-like paths of an engagement point in a plurality of steps corresponding to one revolution of the workpiece in each case to intermediate contours and finally to a finished contour by rotating the workpiece and the grinding wheel in a predetermined manner as a function of data records are delivered, a new data record for the subsequent rotation of the workpiece being called up each time an intermediate contour is reached and in which a predetermined absolute dimension of the workpiece is continuously measured and a deviation from a target value is determined.
Ein Verfahren der vorstehend genannten Art ist aus der EP-A 0 276 802 bekannt.A method of the type mentioned above is known from EP-A 0 276 802.
Beim Umfangsschleifen von radial unrunden Werkstücken, beispielsweise beim Umfangsschleifen von Nocken einer Nockenwelle oder von Polygon-Profilen, werden heute numerisch gesteuerte (CNC) Schleifmaschinen eingesetzt. Beim Bearbeiten der Werkstücke werden die Werkstücke eingespannt und um ihre Längsachse (sogenannte C-Achse) mittels einer steuerbaren Werkstückdreheinrichtung gedreht. Die Schleifscheibe ist demgegenüber auf einem Schleifschlitten angeordnet, der auf die Drehachse des Werkstücks zu entlang einer weiteren Achse (sogenannte X-Achse) zustellbar ist. Die C-Achse und die X-Achse stehen üblicherweise aufeinander senkrecht.Numerically controlled (CNC) grinding machines are used today for the peripheral grinding of radially non-circular workpieces, for example for the peripheral grinding of cams on a camshaft or polygon profiles. When machining the workpieces, the workpieces are clamped and rotated about their longitudinal axis (so-called C axis) by means of a controllable workpiece turning device. The grinding wheel, on the other hand, is arranged on a grinding carriage which can be advanced along a further axis (so-called X-axis) towards the axis of rotation of the workpiece. The C-axis and the X-axis are usually perpendicular to each other.
Das gewünschte Umfangsprofil des Werkstücks, also z.B. die Nockenform oder die PolygonForm, werden nun dadurch erzeugt, daß in Abhängigkeit voneinander das Werkstück um die C-Achse in vorbestimmten Winkelschritten gedreht und zugleich die Schleifscheibe entlang der X-Achse linear zugestellt wird. Diese beiden aufeinander abgestimmten Bewegungen beschreiben im sogenannten "Bahnbetrieb" das jeweils gewünschte Profil des Werkstücks, während im sogenannten "Zustellbetrieb" eine weitere Zustellbewegung überlagert wird, die der gewünschten Materialabtragung entspricht.The desired circumferential profile of the workpiece, e.g. the cam shape or the polygon shape are now generated in that the workpiece is rotated around the C axis in predetermined angular increments as a function of one another and at the same time the grinding wheel is adjusted linearly along the X axis. These two mutually coordinated movements describe the desired profile of the workpiece in the so-called "path operation", while in the so-called "infeed operation" a further infeed movement is superimposed which corresponds to the desired material removal.
Um die C-Achse und die X-Achse in der beschriebenen Weise in Abhängigkeit vom jeweils gewünschten Umfangsprofil des Werkstücks zu bewegen, sind in der Steuerung der Schleifmaschine Datensätze abgelegt. Diese Datensätze ordnen jeder Winkelstellung der C-Achse eine bestimmte lineare Einstellung der X-Achse zu, wobei die Werte der Datensätze so aufeinander abgestimmt sind, daß gerade das gewünschte Umfangsprofil entsteht, und zwar unter Berücksichtigung sowohl des "Bahnbetriebes" wie auch des "Zustellbetriebes".In order to move the C axis and the X axis in the manner described depending on the desired peripheral profile of the workpiece, data records are stored in the control of the grinding machine. These data records assign a certain linear setting of the X axis to each angular position of the C axis, the values of the data records being matched to one another in such a way that the desired circumferential profile is created, taking into account both the "rail operation" and the "delivery operation" ".
Werkstücke der hier interessierenden Art werden zur Durchführung derartiger Verfahren als Rohlinge angeliefert, d.h. als Werkstücke, die gegenüber dem gewünschten Fertigmaß noch ein beträchtliches Aufmaß aufweisen, das es mit dem jeweiligen Verfahren abzutragen gilt. Da jedoch das Gesamtaufmaß, d.h. der geometrische Abstand der Rohkontur von der gewünschten Sollkontur, im allgemeinen größer ist als es der in einem Bearbeitungsschritt abtragbaren Menge an Werkstoff entspricht, werden die bekannten Verfahren üblicherweise in mehreren Schritten nacheinander durchgeführt. So werden üblicherweise zunächst einige Schrupp-Schritte mit relativ großer Zustellung und nachfolgend einige Schlicht-Schritte mit entsprechend kleinerer Zustellung ausgeführt, bis das fertig geschliffene Werkstück schließlich ausgefahren, d.h. aus der Werkstückaufnahme ausgespannt wird.Workpieces of the type of interest here are delivered as blanks for carrying out such processes, i.e. as workpieces that still have a considerable allowance compared to the desired finished size, which must be removed with the respective process. However, since the overall measurement, i.e. the geometrical distance of the raw contour from the desired target contour, generally greater than the amount of material that can be removed in one machining step, the known methods are usually carried out in several steps in succession. For example, a few roughing steps with a relatively large infeed are usually carried out first, followed by a few finishing steps with a correspondingly smaller infeed, until the finished workpiece is finally extended, i.e. is clamped out of the workpiece holder.
Infolge dieser schrittweisen Bearbeitung des Werkstücks von der Rohkontur zur Sollkontur wird der Eingriffspunkt der Schleifscheibe am Werkstück entlang einer spiralartigen Bahn geführt, die an einem ersten Eingriffspunkt der Schleifscheibe an der Rohkontur des noch unbearbeiteten Werkstücks beginnt und schließlich auf einem Endpunkt der Fertigkontur des fertig bearbeiteten Werkstükkes endet.As a result of this step-by-step machining of the workpiece from the raw contour to the target contour, the point of engagement of the grinding wheel on the workpiece is guided along a spiral path which begins at a first point of engagement of the grinding wheel on the raw contour of the still unprocessed workpiece and finally at an end point of the finished contour of the finished workpiece ends.
Es ist bei derartigen mehrschrittigen Bearbeitungsverfahren bekannt, für jeden Schritt, d.h. für jede Umdrehung des Werkstücks, einen bestimmten Datensatz vorzusehen, der jeweils von einer zuvor erreichten Zwischenkontur zur jeweils nächsten Zwischenkontur reicht. Üblicherweise wird hierzu für jeden derartigen Schritt ein Datensatz in der numerischen Steuerung der Werkzeugmaschine abgelegt, damit diese Datensätze beim Bearbeiten der Werkstücke zeitsparend nacheinander abgerufen werden können. Es wäre zwar auch möglich, für jeden neuen Bearbeitungsschritt die erforderlichen Datensätze während des Verfahrens zu berechnen, mit den heute verfügbaren Mitteln wäre dies jedoch zu zeitaufwendig, weswegen man üblicherweise sämtliche Datensätze zuvor festlegt und als feste Daten in der Steuerung abspeichert.It is known in such multi-step machining processes, for each step, i.e. for each revolution of the workpiece, to provide a specific data set, which in each case extends from an intermediate contour previously reached to the next intermediate contour. For this purpose, a data record is usually stored in the numerical control of the machine tool for each such step, so that these data records can be called up one after the other in a time-saving manner when machining the workpieces. Although it would also be possible to calculate the required data sets for each new processing step during the process, this would be too time-consuming with the means available today, which is why all data sets are usually defined beforehand and saved as fixed data in the control.
Bei der realen Bearbeitung unrunder Werkstükke können nun zahlreiche Störeinflüsse auftreten, die zu Bearbeitungsfehlern führen. Ein erster Störeinfluß kann dadurch entstehen, daß ein an den Enden eingespanntes Werkstück, beispielsweise eine lange dünne Welle, gegenüber der sich anlegenden Schleifscheibe radial ausweicht. Ein weiterer Störeinfluß besteht in thermischen Längenveränderungen bei Bauteilen der Werkzeugmaschine und auch beim Werkstück selbst. Ein weiterer Störeinfluß ergibt sich aus dynamischen Schleppfehlern, wenn nämlich die Schleifmaschine zum Ausführen eines Unrund-Schleifverfahrens relativ große Massen (Schleifschlitten) relativ schnell verfahren muß. Schließlich entstehen auch Störeinflüsse durch die Abnutzung der Schleifscheibe, durch Lageveränderung beim Ein- und Ausspannen und dergleichen mehr.In real machining of non-circular workpieces, numerous interferences can now occur, which lead to machining errors. A first disturbing influence can result from the fact that a workpiece clamped at the ends, for example a long thin shaft, radially evades the grinding wheel which is in contact. Another disturbing influence consists in thermal length changes in components of the machine tool and also in the workpiece itself. Another disturbing influence results from dynamic tracking errors Learn if the grinding machine has to move relatively large masses (grinding slides) relatively quickly to perform a non-circular grinding process. Finally, there are also interference from wear of the grinding wheel, changes in position when clamping and unclamping, and the like.
Die sich aus diesen Störeinflüssen ergebenden Fehler unterteilt man in die sogenannten Formfehler und die sogenannten Maßfehler. Bei den Formfehlern wird lediglich die Abweichung von der ideal vorgegebenen Form berücksichtigt, ohne daß dabei absolute Abmessungen eine Rolle spielen. Bei den Maßfehlern werden hingegen nur die absoluten Abmessungen bestimmter charakteristischer Punkte des erzeugten Profils überprüft, während die Formtreue im übrigen unberücksichtigt bleibt.The errors resulting from these interferences are divided into the so-called form errors and the so-called dimensional errors. In the case of shape errors, only the deviation from the ideally specified shape is taken into account, without absolute dimensions playing a role. In the case of the dimensional errors, however, only the absolute dimensions of certain characteristic points of the generated profile are checked, while the form accuracy is otherwise not taken into account.
Bei den früher üblichen Verfahren, wie sie beispielsweise in der DE-Z "Werkstatt und Betrieb", 118 (1985), Seiten 443 bis 448), beschrieben sind, wurde zum Schleifen von Nocken einer Nockenwelle zunächst eine Nockenwelle mit vorgegebenen Datensätzen geschliffen. Die Nockenwelle wurde alsdann aus der Schleifmaschine ausgespannt, an einem anderen Ort vermessen, und es wurden die Formfehler bestimmt. Aus den ermittelten Formfehlern der real geschliffenen Nockenwelle wurden dann Korrekturwerte für die Datensätze abgeleitet, um weitere Nockenwellen dann mit korrigierten Datensätzen schleifen zu können.In the previously conventional methods, such as those described in DE-Z "Werkstatt und Betrieb", 118 (1985), pages 443 to 448), a camshaft was first ground with predetermined data records for grinding cams of a camshaft. The camshaft was then unclamped from the grinder, measured at a different location, and the shape errors were determined. Correction values for the data sets were then derived from the determined shape errors of the real ground camshaft in order to be able to grind further camshafts with corrected data sets.
Diese herkömmliche Vorgehensweise ist jedoch mit mehreren Nachteilen behaftet. Zum einen bleiben die erwähnten Maßfehler unberücksichtigt, und zum anderen bringt das erwähnte Umspannen der Werkstücke einen erheblichen Zeitaufwand mit sich sowie das Risiko weiterer Fehler.However, this conventional approach has several disadvantages. On the one hand, the dimensional errors mentioned are not taken into account, and on the other hand, the mentioned reclamping of the workpieces involves a considerable amount of time and the risk of further errors.
Aus der eingangs genannten EP-A 0 276 802 ist nun ein weiteres Schleifverfahren bekannt, bei dem ein unrundes Werkstück (Nockenwelle) während der Einspannung in der Schleifscheibe mittels Meßtastern vermessen wird, um Maßfehler zu ermitteln. Bei dem bekannten Verfahren wird zunächst der erste Nocken der Nockenwelle mit vorgegebenen Daten geschliffen, alsdann werden mittels der genannten Meßtaster die Maßfehler ermittelt, und es werden die Datensätze der Steuerung der Schleifmaschine sofort korrigiert, damit dann alle weiteren Nocken der Nockenwelle mit den korrigierten Werten geschliffen werden können.Another grinding method is now known from EP-A 0 276 802 mentioned at the outset, in which an out-of-round workpiece (camshaft) is measured by means of measuring probes during clamping in the grinding wheel in order to determine dimensional errors. In the known method, the first cam of the camshaft is first ground with predetermined data, then the dimensional errors are determined by means of the aforementioned measuring sensors, and the data records of the control of the grinding machine are corrected immediately so that all other cams of the camshaft are then ground with the corrected values can be.
Dieses Verfahren hat damit den wesentlichen Vorteil, daß in ein- und derselben Aufspannung eine Korrektur der Maßfehler zumindest für die weiteren Nocken der Nockenwelle vorgenommen werden kann. Allerdings verbleibt bei dem genannten Verfahren ein gewisser Nachteil dadurch, daß der erste Nocken noch mit den unkorrigierten Datensätzen geschliffen wurde. Außerdem ist dieses bekannte Verfahren nicht bei solchen unrunden Werkstücken anwendbar, bei denen am Werkstück nur ein einziges Unrundprofil vorgesehen ist. Dies ist z.B. bei Polygon-Wellen oder Polygon-Verbindungen mit Außen- oder Innen-Polygon der Fall.This method thus has the essential advantage that a correction of the dimensional errors can be carried out at least for the other cams of the camshaft in one and the same clamping. However, there remains a certain disadvantage with the method mentioned in that the first cam was still ground with the uncorrected data records. In addition, this known method is not applicable to such non-circular workpieces in which only a single non-circular profile is provided on the workpiece. This is e.g. the case for polygon waves or polygon connections with outer or inner polygon.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß Bearbeitungsfehler vom ersten Eingriff der Schleifscheibe am Werkstück an erkannt, überwacht und für die Steuerung der Werkzeugmaschine ausgewertet werden, so daß die geschliffenen Werkstücke in vollem Umfange maßtreu sind.The invention is therefore based on the object of developing a method of the type mentioned in such a way that machining errors are recognized, monitored and evaluated for the control of the machine tool from the first engagement of the grinding wheel on the workpiece, so that the ground workpieces are true to scale.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abweichung mit Schwellwerten verglichen wird und daß bei Unterschreiten der Schwellwerte eine vorbestimmte Anzahl von Schritten übersprungen wird.This object is achieved in that the deviation is compared with threshold values and that a predetermined number of steps are skipped when the threshold values are undershot.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.The object underlying the invention is completely achieved in this way.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird nämlich im Gegensatz zum Stand der Technik ein geregeltes Verfahren eingesetzt, bei dem die Abmessungen des Werkstücks durch kontinuierliches Messen überwacht werden, indem ein Vergleich mit einem Sollwert stattfindet. Wenn der für die jeweilige Bearbeitung oder Bearbeitungsphase vorgesehene Soll-Wert erreicht wurde, wird die Bearbeitung abgebrochen, mit der Folge, daß stets ein Werkstück erzeugt wird, das genau die gewünschten Abmessungen aufweist.In contrast to the prior art, the method according to the invention uses a regulated method in which the dimensions of the workpiece are monitored by continuous measurement, in that a comparison with a setpoint takes place. If the target value provided for the respective machining or machining phase has been reached, the machining is stopped, with the result that a workpiece is always produced which has exactly the desired dimensions.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es daher erstmals, unrunde Werkstücke bereits bei der allerersten Bearbeitung maßgenau zu schleifen. Aber auch bei Werkstücken, z.B. Nockenwellen, bei denen an mehreren Stellen des Werkstücks gleiche Unrundprofile geschliffen werden sollen, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, bereits an der ersten Bearbeitungsstelle, z.B. am ersten Nocken, ein maßgetreues Profil zu erzeugen.The method according to the invention therefore makes it possible for the first time to grind non-circular workpieces with precise dimensions even during the very first machining. But also for workpieces, e.g. Camshafts, in which the same non-circular profiles are to be ground at several points on the workpiece, it is possible with the method according to the invention, already at the first machining point, e.g. on the first cam to create an accurate profile.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind eine erste Mehrzahl von Schrupp-Schritten und eine nachfolgende zweite Mehrzahl von Schlicht-Schritten vorgesehen, und es werden bei Unterschreiten des Schwellwertes während eines Schrupp-Schrittes alle weiteren Schrupp-Schritte übersprungen.In a preferred development of the method according to the invention, a first plurality of roughing steps and a subsequent second plurality of finishing steps are provided, and all further roughing steps are skipped if the threshold value is undershot during a roughing step.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß bei einem Bearbeiten in mehreren Phasen (Schruppen/Schlichten) im Verlaufe einer der mehreren Bearbeitungsphasen das Erreichen eines Zwischen-Soll-Wertes überwacht wird, um sogleich das Ende dieser Bearbeitungsphase einzustellen.This measure has the advantage that when machining in several phases (roughing / finishing), during the course of one of the several machining phases, the attainment of an intermediate target value is monitored in order to immediately set the end of this machining phase.
In entsprechender Weise können bei einer Mehrzahl von Schlicht-Schritten und einem nachfolgenden Ausfahrschritt bei Unterschreiten des Schwellwertes während eines Schlicht-Schrittes alle weiteren Schlicht-Schritte übersprungen werden.Correspondingly, in a plurality of finishing steps and a subsequent extension step when the threshold value is undershot during a finishing step, all further finishing steps can be skipped.
Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei nachfolgenden Bearbeitungsphasen einsetzbar oder aber beim Bearbeiten von Werkstükken, die nur mit einer einzigen Bearbeitungsart bearbeitet werden.The method according to the invention can thus also be used in subsequent machining phases or when machining workpieces that are machined with only one type of machining.
Es ist ferner im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn während einiger der Mehrzahl von Schritten ein endlicher Betrag einer Zustellung vorgegeben und der Betrag für zeitlich aufeinanderfolgende Schritte unterschiedlich bemessen wird. Insbesondere kann dabei der Betrag der Zustellung für zeitlich aufeinanderfolgende Schritte abnehmen.It is further preferred within the scope of the present invention if a finite amount of delivery is specified during some of the plurality of steps and the amount is dimensioned differently for successive steps. In particular, the amount of delivery for successive steps can decrease.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß je nach vorliegendem Umfangsprofil, Werkstoff oder Schleifscheibenart das abzutragende Aufmaß für zeitlich aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte individuell festgelegt werden kann.This measure has the advantage that, depending on the circumferential profile, material or type of grinding wheel, the oversize to be removed can be individually determined for successive processing steps.
Um im Rahmen der vorliegenden Erfindung die oben erwähnte vorbestimmte Anzahl von Schritten überspringen zu können, bieten sich beispielsweise zwei Möglichkeiten an:
- Bei einer ersten Variante eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird eine Mehrzahl von Schritten vorgesehen, die größer ist als die im ungünstigsten Fall für das jeweilige Werkstück erforderliche Anzahl, und es werden bei Unterschreiten des Schwellwertes die noch nicht abgearbeiteten Schritte übersprungen.
- In a first variant of an exemplary embodiment of the invention, a plurality of steps are provided which are greater than the number required for the respective workpiece in the worst case, and the steps which have not yet been processed are skipped if the threshold value is undershot.
Alternativ dazu kann aber auch mit einer Schleife gearbeitet werden, indem eine Mehrzahl von Schritten vorgesehen wird, bei der die letzten Schritte durch eine Wiederholung eines bestimmten Schrittes gebildet werden und bei Unterschreiten des Schwellwertes diese Wiederholung abgebrochen wird.As an alternative to this, however, it is also possible to work with a loop by providing a plurality of steps in which the last steps are formed by repeating a specific step and this repetition is terminated when the threshold value is undershot.
Während sich im erstgenannten Fall der Vorteil ergibt, daß jeder neue abzuarbeitende Bearbeitungsschritt individuell eingestellt werden kann, ergibt sich im zweiten Falle unter Umständen eine Vereinfachung der Steuerung.While in the former case there is the advantage that each new processing step to be processed can be set individually, in the second case the control may be simplified.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.Further advantages result from the description and the attached drawing.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 ein äußerst schematisiertes Schaubild einer Schleifmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung einer im Rahmen des vorliegenden Verfahrens eingesetzten Regelung;
- Fig. 3 eine Seitenansicht eines Nockens einer Nockenwelle zur Veranschaulichung eines Werkstücks, wie es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft bearbeitet werden kann;
- Fig. 4 eine Darstellung, ähnlich Fig. 3, jedoch für den Fall eines Polygon-Profils;
- Fig. 5 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Modifikation von Datensätzen;
- Fig. 7 ein Flußdiagramm zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 8 einen Ausschnitt aus dem Flußdiagramm der Fig. 7 zur Erläuterung weiterer Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Figure 1 is an extremely schematic diagram of a grinding machine for performing the method according to the invention.
- 2 shows a diagram for explaining a regulation used in the context of the present method;
- 3 shows a side view of a cam of a camshaft to illustrate a workpiece as it can advantageously be processed using the method according to the invention;
- FIG. 4 shows a representation similar to FIG. 3, but for the case of a polygon profile;
- 5 shows a further diagram to explain the method according to the invention;
- 6 is a block diagram to explain the modification of data records;
- 7 shows a flow chart for further explanation of the method according to the invention;
- FIG. 8 shows a detail from the flow chart of FIG. 7 to explain further details of the method according to the invention.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt eine äußerst schematisch dargestellte Schleifmaschine. Die Schleifmaschine 10 umfaßt eine Schleifscheibe 11, die sich in einer mit 12 angedeuteten Richtung um eine in Fig. 1 nicht dargestellte Achse dreht. Die Schleifscheibe 11 ist entlang einer linearen ersten Achse 13, der sogenannten X-Achse, verstellbar. Hierzu ist die Schleifscheibe 11 auf einem in Fig. 1 nicht dargestellten Schleifschlitten angeordnet, der in herkömmlicher Weise in Richtung der ersten Achse 13 verschiebbar ist, wie ebenfalls der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht gezeigt.In Fig. 1, 10 designates an extremely schematically illustrated grinding machine. The grinding
Als Beispiel für ein radial unrundes Werkstück, wie es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden kann, ist in Fig. 1 ein Nocken 15 dargestellt. Der Nocken 15 hat in bekannter Weise einen Grundkreisabschnitt 16, d.h. einen Bereich mit konstantem Radius, und darüber hinaus auch einen Erhebungsabschnitt 17, einen Bereich also, in dem der Nocken 15 radial unrund ist.A
Der Nocken 15 ist Teil einer Nockenwelle, die um ihre Längsachse in einer zweiten Achse 18 der Schleifmaschine 10 eingespannt ist. Die zweite Achse 18 ist eine Drehachse, wie in Fig. 1 mit einem Pfeil angedeutet. Sie wird in der Praxis als C-Achse bezeichnet.The
Wenn die Schleifscheibe 11 den Nocken 15 bearbeitet, so greift sie an einem Eingriffspunkt 20 am Umfange des Nockens 15 an. Unter "Eingriffspunkt" ist dabei natürlich eine linienförmige Anlage der Schleifscheibe 11 am Nocken 15 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 zu verstehen.When the
Die zweite Achse 18 steht üblicherweise auf der ersten Achse 13 senkrecht, die beiden Achsen können jedoch auch einen endlichen Winkel einer anderen Größe miteinander einschließen.The
Um das gewünschte Umfangsprofil, z.B. des Nockens 15, zu erzeugen, wird der Nocken 15 um die zweite Achse 18 in vorbestimmten Winkelschritten gedreht, und die Schleifscheibe 11 wird zugleich entlang der ersten Achse 13 in vorbestimmter Weise hin- und herbewegt. Auf diese Weise wird bei wanderndem Eingriffspunkt 20 das gewünschte Profil beschrieben und zugleich die erforderliche Zustellung eingestellt.To get the desired perimeter profile, e.g. of the
Insoweit entspricht die Schleifmaschine 10 der Fig. 1 dem Stande der Technik, wie er eingangs gewürdigt wurde.In this respect, the grinding
Die Schleifmaschine 10 weist ferner ein Längenmeßgerät 25 auf, das in der Nähe des Nockens 15 raumfest angeordnet ist und während des Bearbeitungsvorganges arbeitet. Das Längenmeßgerät 25 verfügt über zwei Meßschnäbel 26, 27, die in der Darstellung der Fig. 1 von oben und von unten am Nocken 15 anliegen. Die Meßschnäbel 26, 27 vermögen dabei der Nockenform zu folgen, wie mit Doppelpfeilen in Fig. 1 angedeutet. Sie messen dabei jeweils den aktuellen Radius R. Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Nockens 15 mißt z.B. der obere Meßschnabel 26 einen Wert Ri, der fast dem maximalen Erhebungswert des Nockens 15 entspricht, während der untere Meßschnabel 27 einen Wert R2 mißt, der dem Grundkreisradius RG des Nockens 15 im Grundkreisabschnitt 16 gleichkommt.The grinding
Die von den Meßschnäbeln 26, 27 ermittelten Meßwerte werden von Ausgängen des Längenmeßgerätes 25 an eine Minimalauswahl 30 weitergeleitet. Die Minimalauswahl 30 leitet jeweils nur den kleineren der beiden Meßwerte R1 oder R2 weiter. Da der Grundkreisabschnitt 16 einen Umfangswinkel von mehr als 180° überstreicht, liegt jeweils mindestens einer der Meßschnäbel 26 oder 27 am Grundkreisabschnitt 16 an, der zugleich den Bereich des minimalen Radius darstellt.The measured values determined by the measuring
Demzufolge liegt am Ausgang der Minimalauswahl 30 immer ein Wert RGist an, der dem jeweiligen Ist-Wert des Grundkreisradius RG entspricht.Accordingly, there is always a value R Gist at the output of the
In einem der Minimalauswahl 30 nachgeschalteten Komparator 35 wird nun dieser Wert RGist mit einem Soll-Wert RGsoll verglichen, der dem Komparator 35 über eine Klemme 36 von einer Steuerung zugeführt wird. Der Komparator 35 ermittelt damit die Abweichung des Ist-Wertes RGist vom Soll-Wert RGsoll, und die sich ergebende Abweichung ist in Fig. 1 mit A RG bezeichnet. Die Abweichung A RG wird nun einer dem Komparator 35 nachgeschalteten Schwellwertstufe 40 zugeführt.In a
Zur Erläuterung der Schwellwertstufe 40 darf hier auf Fig. 2 verwiesen werden.For an explanation of the
In Fig. 2 ist die Abweichung A RG über der Zeit t während eines Bearbeitungsprozesses dargestellt.2 shows the deviation AR G over time t during a machining process.
Wie leicht einsehbar ist, nimmt die Abweichung A RG des Ist-Wertes RGist vom Soll-Wert RGsoll der gewünschten Fertigkontur mit fortschreitender Bearbeitung, d.h. fortschreitender Zeit t, ab, wie mit einem Verlauf 50 in Fig. 2 dargestellt. Der Verlauf 50 erreicht im Verlaufe der Bearbeitung zunächst einen Punkt 51 und dann einen Punkt 52. Der Punkt 51 liegt dabei auf einer Trennlinie 53, die einen Schrupp-Bereich 54 von einem Schlicht-Bereich 55 trennt, wobei die Bearbeitungsschritte des Schruppens in Fig. 2 und in folgenden Figuren mit SR und des Schlichtens mit SL charakterisiert sind.As can be easily seen, the deviation AR G of the actual value R Gist from the target value R Gsoll of the desired finished contour decreases with progressive processing, ie progressive time t, as shown with a
Um die Bereiche 54, 55 voneinander zu trennen, ist im Komparator 40 ein Schwellwert A RGSR abgelegt, während das Ende des Schlicht-Bereiches 55 durch einen Schwellwert A RGSL charakterisiert ist, der vorzugsweise gleich null ist.In order to separate the
Wenn nun der Verlauf 50 der Abweichung Δ RG den ersten Punkt 51 erreicht, also das Ende des Schrupp-Bereiches 54 erreicht wurde, erzeugt die Schwellwertstufe 40 ein erstes Signal Si, während bei Erreichen des Punktes 52 am Ende des Schlicht-Bereiches 55 ein entsprechendes Signal S2 erzeugt wird.If the
Die Signale S1 und S2 werden vom Ausgang der Schwellwertstufe 40 auf einen Eingang einer speicherprogrammierbaren Steuerung 41 geleitet, die ihrerseits ein numerisches Steuergerät 42 der Schleifmaschine 10 steuert. Das numerische Steuergerät 42 ist mit Datenausgängen 43 und 44 für die Bewegungseinheiten der X-Achse, d.h. der ersten Achse 13, sowie der C-Achse, d.h. der zweiten Achse 18 verbunden.The signals S 1 and S 2 are passed from the output of the
Die Wirkungsweise der Signale S1 und S2 auf das Steuergerät 42 wird weiter unten anhand der Fig. 5 bis 9 noch näher beschrieben werden.The operation of the signals S 1 and S 2 on the control unit 42 will be described in more detail below with reference to FIGS. 5 to 9.
Fig. 3 zeigt nochmals in vergrößerter Darstellung den Nocken 15 in Seitenansicht. Der Nocken 15 ist dabei im unbearbeiteten Zustand dargestellt, so daß am Umfang mit 60 eine Rohkontur vorhanden ist. Mit 61 ist eine Zwischenkontur bezeichnet, die im Verlaufe des Schleifprozesses als Zwischenergebnis erzeugt wird. 62 bezeichnet schließlich eine Fertigkontur, d.h. die Kontur des fertig bearbeiteten Nockens mit den gewünschten Abmessungen.Fig. 3 shows an enlarged view of the
Es versteht sich, daß die Darstellung der Fig. 3 und ebenso die der nachfolgenden Fig. 4 nur äußerst schematisch zu verstehen ist und daß die angegebenen Abmessungen zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt sind. Es versteht sich ferner, daß zwischen Rohkontur 60 und Fertigkontur 62 eine Vielzahl von Zwischenkonturen 61 vorhanden sind, von denen der Übersichtlichkeit halber jedoch nur eine dargestellt ist.It is understood that the representation of FIG. 3 and also that of the following FIG. 4 is to be understood only extremely schematically and that the dimensions given are exaggerated for the purpose of illustration. It is further understood that a large number of
Mit 63 ist in Fig. 3 ein Anfangspunkt bezeichnet, an dem die Schleifscheibe erstmalig am dargestellten Rohling angreift, wie mit einem Pfeil 64 symbolisiert. Ausgehend vom Anfangspunkt 63 folgt der aktuelle Eingriffspunkt, der in Fig. 1 mit 20 bezeichnet wurde, einer spiralartigen Bahn 65, die sich mit zunehmender Zustellung von der Rohkontur 60 entfernt und sich an die erste Zwischenkontur 61 annähert, um dort einen Zwischenpunkt 66 zu erreichen. Der Zwischenpunkt 66 hat vom Anfangspunkt 63 einen radialen Abstand, der dem Aufmaß zwischen der Rohkontur 60 und der ersten Zwischenkontur 65 entspricht.In FIG. 3, 63 denotes a starting point at which the grinding wheel attacks the blank shown for the first time, as symbolized by an
Nach mehrmaligem Wiederholen derartiger spiralartiger Bahnen 65 wird schließlich die Fertigkontur 62 erreicht.After repeating such spiral tracks 65 several times, the finished contour 62 is finally reached.
Üblicherweise werden zum Bearbeiten eines Nockens 15 zunächst mehrere derartige Schritte (spiralartige Bahnen 65) im Schrupp-Betrieb mit verhältnismäßig großer Zustellung und alsdann weitere mehrere Schritte im Schlicht-Betrieb mit entsprechend kleinerer Zustellung ausgeführt.Usually, for machining a
Fig. 4 zeigt entsprechende Verhältnisse für den Fall eines Polygon-Profils 70, wie es z.B. für Drehmoment-Verbindungen zwischen Wellen und Naben oder Spindeln und Werkzeugen verwendet wird.Fig. 4 shows corresponding relationships in the case of a
In Fig. 4 bezeichnet 71 eine Rohkontur, 72 eine Zwischenkontur und 73 eine Fertigkontur. Die Schleifscheibe beginnt ihre Bearbeitung an einem Anfangspunkt 74, wie mit einem Pfeil 75 symbolisiert und folgt dann wiederum einer spiralartigen Bahn 76 zu einem Zwischenpunkt 77 auf der Zwischenkontur 72.In FIG. 4, 71 denotes a raw contour, 72 an intermediate contour and 73 a finished contour. The grinding wheel begins its processing at a
Abgesehen von der unterschiedlichen Form des Werkstücks entsprechen die Verhältnisse dabei denjenigen der Fig. 3.Apart from the different shape of the workpiece, the conditions correspond to those of FIG. 3.
In Fig. 5 ist ein Diagramm aufgetragen, das die Abhängigkeit der für aufeinanderfolgende Schritte eingestellten Zustellung A X von der Zeit t während eines Bearbeitungsvorganges darstellt.FIG. 5 shows a diagram which shows the dependence of the infeed A X set for successive steps on the time t during a machining process.
Man erkennt in Fig. 5 deutlich eine Treppenkurve 80, wodurch ausgesagt ist, daß die Zustellung von Bearbeitungsschritt zu Bearbeitungsschritt, d.h. jeweils von Umdrehung zu Umdrehung des Werkstücks, stufenweise verändert wird. Dabei ist "stufenweise" indes so zu verstehen, daß die Zustellung während eines Bearbeitungsschrittes, d.h. während einer Umdrehung des Werkstücks, nur insoweit verstellt werden kann, als der für den Bearbeitungsschritt gewünschte Betrag der Zustellung während einer relativ kurzen Zeitspanne, d.h. über einen nur sehr kleinen Winkelbereich der Drehung des Werkstücks eingestellt wird. So ist es z.B. beim Nockenschleifen bekannt, die gesamte Zustellung durch Verfahren der Schleifscheibe 11 einzustellen, wenn sich die Schleifscheibe im Eingriff am Grundkreisabschnitt 16 des Nockens 15 befindet.A
Andererseits kann man aber auch, wie in Fig. 5 gestrichelt dargestellt, die Zustellung kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich einstellen, in welchem Falle dann über den gesamten Umfang des Werkstücks eine kontinuierliche Verrechnung der jeweiligen Zustellungsinkremente mit den Koordinaten des zu erzeugenden Profils vorgenommen werden muß.On the other hand, as shown in dashed lines in FIG. 5, the infeed can be set continuously or quasi-continuously, in which case a continuous calculation of the infeed increments with the coordinates of the profile to be generated must then be carried out over the entire circumference of the workpiece.
Man erkennt in Fig. 5 wiederum Bereiche 54' und 55' für das Schruppen SR bzw. das Schlichten SL. Man erkennt ferner, daß die jeweils eingestellte Zustellung A X für einen Bearbeitungsschritt dem Betrage nach nicht konstant ist. Vorzugsweise wird die für aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte gewünschte Zustellung immer kleiner eingestellt und während des Schruppens naturgemäß erheblich größer als während des Schlichtens. Fig. 5 zeigt hierzu als Beispiel einen Zustellungsbetrag A ,X für den ersten Bearbeitungsschritt, d.h. die erste Umdrehung des Werkstücks, einen kleineren Zustellungsbetrag A 4X für den vierten Bearbeitungsschritt, immer noch während des Schruppens SR, und schließlich einen wesentlich kleineren Zustellungsbetrag Δ oX, der bereits einen Bearbeitungsschritt während des Schlichtens SL betrifft.5 again shows areas 54 'and 55' for the roughing SR and the finishing SL. It can also be seen that the amount of the infeed AX set for a processing step is not constant. Preferably, the infeed desired for successive machining steps is set ever smaller and naturally considerably larger during roughing than during finishing. 5 shows as an example an infeed amount A, X for the first machining step, ie the first rotation of the workpiece, a smaller infeed amount A 4 X for the fourth machining step, still during the roughing SR, and finally a much smaller infeed amount Δ oX which already affects a processing step during the SL finishing.
In Fig. 6 ist in schematisierter Form dargestellt, wie Datensätze für aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte erzeugt werden.FIG. 6 shows in a schematic form how data records are generated for successive processing steps.
In Fig. 6 bezeichnet 85 einen Profilspeicher, der ein sogenanntes Grundprofil enthält. Dieses Grundprofil kann in kartesischen Koordinaten, in Polarkoordinaten oder in den Koordinaten der beiden Achsen 13, 18 abgelegt sein. Zwischen diesen diversen Koordinaten kann bei Bedarf eine Koordinatentransformation durch an sich bekannte Methoden durchgeführt werden.In Fig. 6, 85 denotes a profile memory that contains a so-called basic profile. This basic profile can be stored in Cartesian coordinates, in polar coordinates or in the coordinates of the two
Betrachten wir nun in Fig. 6 den Fall, daß im Profilspeicher 85 das Grundprofil in den Koordinaten C und X der beiden Achsen 13, 18 der Schleifmaschine 10 abgelegt ist, so kann in einem Zustellungsspeicher 86 eine Zustellung A X für aufeinanderfolgende Bearbeitungsschritte abgespeichert sein.If we now consider in FIG. 6 the case in which the basic profile is stored in the
Mittels einer logischen Verknüpfung 87 kann nun das im Profilspeicher 85 abgelegte Grundprofil für jeden der aufeinanderfolgenden Bearbeitungsschritte umgerechnet werden, so daß ein zweiter Profilspeicher 88 entsteht, in dem modifizierte Profile C*, X* abgelegt sind. Im einfachsten Falle geschieht dies dadurch, daß die C-Koordinaten unverändert aus dem ersten Profilspeicher 85 übernommen werden, während die X-Koordinaten lediglich um den gewünschten Zustellbetrag A X für den jeweiligen Bearbeitungsschritt additiv verändert werden.Using a
Am Ende des in Fig. 6 symbolisierten Vorganges befinden sich im weiteren Profilspeicher 88 so viele Datensätze, wie dies den gewünschten Schritten für das vorliegende Schleifverfahren entspricht.At the end of the process symbolized in FIG. 6, there are as many data records in the
Fig. 7 zeigt nun ein Flußdiagramm 90 zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.7 now shows a flow diagram 90 for explaining the method according to the invention.
In Fig. 90 sind mit 91/1..., 91/4, 91/5..., 91/n Blöcke bezeichnet, die den einzelnen Bearbeitungsschritten bzw. Datensätzen C, X im Schrupp-Bereich 54" entsprechen. 91/n + 1..., 91/n + 3, 91/n + 4..., 91/n + m bezeichnen demgegenüber Blöcke bzw. Datensätze für die Bearbeitungsschritte im Schlicht-Bereich 55".In Fig. 90, 91/1 ..., 91/4, 91/5 ..., 91 / n denote blocks which correspond to the individual machining steps or data records C, X in the
Am Ende des Schlicht-Bereiches 95" schließt sich ein mit 92 bezeichneter Block an, der das Ausfahren des Werkstücks aus der Schleifmaschine 10 symbolisiert.At the end of the finishing area 95 "there is a block, designated 92, which symbolizes the movement of the workpiece out of the grinding
Bei der in Fig. 7 dargestellten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Anzahlen n bzw. m für die Schrupp- bzw. Schlicht-Schritte so groß bemessen, daß sie größer sind als die im ungünstigsten Falle für das jeweilige Werkstück erforderliche Anzahl von Bearbeitungsschritten. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß dann, wenn man sämtliche n Schrupp-Schritte, sämtliche m Schlicht-Schritte abarbeiten würde, auch unter ungünstigsten Bedingungen immer ein Werkstück erzeugen würde, dessen Endmaße kleiner sind als die gewünschten.In the variant of the method according to the invention shown in FIG. 7, the numbers n and m for the roughing and finishing steps are so large that they are larger than the number of machining steps required for the respective workpiece in the worst case. In other words, this means that if one would process all n roughing steps, all m finishing steps, even under the most unfavorable conditions, a workpiece would always be produced whose final dimensions are smaller than the desired ones.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nun jedoch die absoluten Abmessungen des Werkstücks kontinuierlich gemessen und nach jedem Bearbeitungsschritt in der in Fig. 1 dargestellten Weise überwacht.In the context of the method according to the invention, however, the absolute dimensions of the workpiece are now continuously measured and monitored after each processing step in the manner shown in FIG. 1.
Wenn sich nun herausstellt, daß nach einer bestimmten Anzahl von Schrupp-Schritten oder von Schlicht-Schritten das im jeweiligen Bereich 53" oder 55" vorgegebene Endmaß erreicht wurde, werden die Signale S1 bzw. S2 erzeugt.If it turns out that after a certain number of roughing steps or finishing steps the final dimension specified in the
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Beispielsfall mag nach dem vierten Schrupp-Schritt 91/4 in der Schwellwertstufe 40 erkannt worden sein, daß die Abweichung A RG vom Endmaß der Fertigkontur einen vorgegebenen Schwellwert A RGSR gerade erreicht bzw. unterschritten hat, wie in Fig. 2 durch den Punkt 51 angedeutet worden war. Demzufolge wird von der Schwellwertstufe 40 das Signal S1 erzeugt.In the example shown in FIG. 7, after the
Das Signal S1 hat in der speicherprogrammierbaren Steuerung 41 und dem nachfolgenden CNC-Steuergerät 42 die Folge, daß im Flußdiagramm 90 der Fig. 7 ein Sprung 93 stattfindet, der den Verfahrensablauf nach Abarbeiten des vierten Schrupp-Schrittes 91/4 sogleich ans Ende des Schrupp-Bereiches 51" weiterführt, also die an sich vorgesehenen weiteren Schrupp-Schritte 91/5..., 91/n überspringt. Es wird alsdann sofort mit den Schlicht-Schritten 91/n + 1... weitergefahren.The signal S 1 in the
Wird nun z.B. nach dem dritten Schlicht-Schritt 91/n+3 erkannt, daß die Abweichung Δ RG des Grundkreisradius vom Soll-Maß RGsoll der Fertigkontur nur noch um den Schwellwert Δ RGSL abweicht, der vorzugsweise 0 ist, so wird in der Schwellwertstufe 40 das zweite Signal S2 erzeugt, mit der Folge, daß der in Fig. 7 dargestellte zweite Sprung 94 ans Ende des Schlicht-Bereiches 55" ausgeführt wird. Die weiteren vorgesehenen Schlicht-Schritte 91/n+4..., 91/n+m entfallen somit, und das fertig bearbeitete Werkstück wird sogleich ausgefahren.If, for example, it is now recognized after the
Diese Einleitung der Sprünge 93 bzw. 94 ist in Fig. 8 nochmals anhand einer Ausschnittsvergrößerung des Flußdiagramms 90 im Schrupp-Bereich 54" dargestellt.This initiation of the
Man erkennt, daß nach Abarbeiten eines Schrupp-Schrittes 91/i mit dem Datensatz C1, X1 in einem Block 97 die aktuelle Abweichung Δ i RG vom Soll-Wert des Grundkreisradius RGsoll abgerufen wird, die am Ausgang des Komparators 35 ansteht.It can be seen that after processing a
In einem Entscheidungsblock 98 wird nun verglichen, ob diese Abweichung Δ i RG noch größer ist als der Soll-Wert Δ RGSR. Wenn dies der Fall ist, wird mit dem nachfolgenden Schrupp-Schritt 91/i + 1 fortgefahren. Ist dies nicht der Fall, wurde also der Schwellwert Δ RGSR bereits erreicht, so wird der Sprung 93 zum ersten Schlicht-Schritt 91/n eingeleitet.A
Es versteht sich, daß das in den Fig. 7 und 8 dargestellte Flußdiagramm 90 nur ein Beispiel von mehreren Möglichkeiten ist. So kann man beispielsweise statt einer sehr großen Anzahl von Blöcken 91, die größer ist als die maximal erforderliche Anzahl, auch eine kleinere, begrenzte Anzahl von Blöcken vorsehen, die am Ende nach Art einer Schleife mit beliebig vielen Wiederholungen des jeweils letzten Schrittes gestaltet ist. Dieser jeweils letzte Schritt wäre mit einem relativ kleinen Zustellbetrag auszustatten und so oft abzuarbeiten, bis im Komparator 35 mit nachfolgender Schwellwertstufe 40 das Erreichen eines Grenzwertes erkannt wurde, um dann weitere Wiederholungen zu unterdrücken.It is understood that the flow diagram 90 shown in FIGS. 7 and 8 is only one example of several possibilities. For example, instead of a very large number of
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