DE2002525A1

DE2002525A1 - Method for measuring workpieces with a measuring probe on a numerically controlled machine tool, in particular lathes

Info

Publication number: DE2002525A1
Application number: DE19702002525
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl-Ing Stoeckmann
Original assignee: Pittler Maschinenfabrik AG
Current assignee: Pittler Maschinenfabrik AG
Priority date: 1970-01-21
Filing date: 1970-01-21
Publication date: 1971-07-29

Description

Verfahren zum Messen von Werkstücken mit einem Meßtaster an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, insbesondere Drehmaschinen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen von Werkstücken mit einem Ne taster an einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine, insbesondere an einer Drehmaschine. Method for measuring workpieces with a probe on a numerically controlled machine tool, especially lathes The invention relates to a method for measuring workpieces with a Ne button on a numeric controlled machine tool, especially on a lathe.

Hierzu ist es bekannt, mit einem konventionellen Meßwerkzeugt das auch zur Kontrolle der fertig bearbeiteten Werkstücke benutzt wird, ein oder mehrere Paßmaße, die bei der Herstellung des ersten Werkstückes einer Serie am Werkstück angedreht worden sind, mit den bearbeiteten Flächen, in der Regel die gegenüberliegenden Mantellinien eines Durchmessers, vergleichend zu messen in der Weise, daß eine Bedienungsperson das Istmaß mißt und dieses mit dem Sollmaß vergleicht und aufgrund der sich ergebenden Abweichungen mittels geeigneter Einrichtungen das zugehört ge Korrekturmaß in die Steuerung der Werkzeugmaschine einführt.For this purpose it is known to use a conventional measuring tool is also used to check the finished workpieces, one or more Fit dimensions that are made on the workpiece during the production of the first workpiece in a series have been turned, with the machined surfaces, usually the opposite ones Surface lines of a diameter, to be measured comparatively in such a way that an operator measures the actual size and compares this with the nominal size and based on the resulting Deviations by means of suitable devices, the associated correction measure into the Introduces control of the machine tool.

Dieses Verfahren ist umständlich und zeitraubend, was bei Drehmaschinen mit numerischer Steuerúng besonders nachteilig ist. Hier bl##eiben bei Änderung der Serie die meisten Werkzeuge unverändert, während die Spannmittel häufig den Formen des neu zu bearbeitenden Werkstückes angepaßt werden, dessen Bearbeitungsschritte in einem neuen Informationsträger, z. B. in einem neuen Lochstreifen gespeichert sind. Auch der Informationsträger wird also ausgewechselt, die Drehmaschine daher neu eingerichtet. Hierbei ist es. unvermeidlich, daß Ungenauigkeiten bei der Voreinstellung der Werkzeuge bzw. beim Aufspannen der voreingestellten Werkzeuge auf den Werkzeugschlitten der Drehmaschine, zum Teil auch elastische Verformungen zwischen den zu bearbeitenden Werkstückdurchmessern und dem das Meßwerkzeug tragenden Werkzeugschlitten auftreten, die allesamt zu Abweichungen zwischen den tatsächlich gedrehten Durchmessk n und den aus der numerischen Steuerung vorgegebenen Maßen führen. Außer diesen von der Voreinstellung oder von der Verformung herrührenden Abweichungen zwischen dem Soll- und dem Ist-Wert-des gedrehten Durchmessers verursacht der mit der Bearbeitung allmählich fortschreitende Werkzeugverschleiß Änderungen des bearbeiteten MeBstück-Durchmessers. Um alle diese Fehler korrigieren zu können, muß also relativ oft gemessen wer den.This process is cumbersome and time consuming, which is what lathes do with numerical control is particularly disadvantageous. Please stay here if there is a change of the series most of the tools are unchanged, while the clamping devices are common the Shapes of the new workpiece to be processed are adapted, its processing steps in a new information carrier, e.g. B. stored in a new punched tape are. The information carrier is also replaced, hence the lathe newly furnished. Here it is. inevitable that inaccuracies in the presetting of the tools or when clamping the preset tools on the tool slide of the lathe, partly also elastic deformations between the ones to be machined Workpiece diameters and the tool slide carrying the measuring tool, all of which lead to deviations between the actually turned diameters n and the dimensions specified by the numerical control. Except these from the Presetting or deviations resulting from the deformation between the target and the actual value of the turned diameter caused by machining gradually Progressive tool wear Changes in the machined measuring piece diameter. In order to be able to correct all of these errors, it must be measured relatively often.

Es sind daher Einrichtungen bekanntgeworden, mittels denen diese Messungen mit Hilfe eines Zweipunktmeßgerätes selbsttätig vorgenommen werden. Das Meßergebnis wird automatisch mit dem von der Steuerung vorgegebenen Sollwert verglichen und die eventuell notwendige Korrektur ebenfalls selbsttätig vorgenommen. Mit derartigen Einrichtungen werden sowohl die Fehler beim Drehen des ersten Werkstücks als auch die während der laufenden Bearbeitung auftretenden Fehler an einem bestimmten Durchmesser ausgeglichen.It has therefore become known devices by means of which these measurements be made automatically with the help of a two-point measuring device. The measurement result is automatically compared with the setpoint specified by the control system and any necessary correction is also carried out automatically. With such Facilities will address both the errors in turning the first workpiece as well the errors that occur during machining on a specific diameter balanced.

Es sind auch Einrichtungen bekannt, die -erst -nach -der Fertigbearbeitung eines Werkstücks häufig außerhalb der Maschine das Werkstück vermessen und dann automatisch aus dem Unterschied zwischen Istwert und Sollwert eine Korrektureinrichtung am Steuergerät betätigen.There are also known devices that -only -after -the finishing of a workpiece often measured the workpiece outside the machine and then automatically a correction device based on the difference between the actual value and the setpoint value press on the control unit.

Der Nachteil aller dieser Einrichtungen besteht -darin, daß sie mit Meßeinrichtungen arbeiten, die auf einem ganz bestimmten Durchmesser voreingestellt und kalibriert sind.The disadvantage of all of these facilities is that they come with Measuring devices work that are preset to a specific diameter and are calibrated.

Da -die numerisch gesteuerten Drehmaschinen ihren besonderen Vorteil bei der häufig wechselnden Bearbeitung verschiedener Werkstücke haben, außerdem an vielen-#-Werkstükken mehr als ein genaues -Paßmaß im Durchmesser einzuhalten#ist, ist die Verwendung von auf ein bestimmtes Maß voreingestellten Mehrpunkt-Meßeinrichtungen sehr nachteilig.Because the numerically controlled lathes have their special advantage in the frequently changing machining of different workpieces, as well on many - # - workpieces more than an exact fit dimension in diameter must be observed, is the use of multi-point measuring devices preset to a certain level very disadvantageous.

Hier Abhilfe zu schaffen, ist Aufgabe der Erfindung, gemäß der ein Meßtaster von einer selbsttätigen Steuerung unter Berücksichtigung der Lage der Spindel der Werkzeuge maschine zu einem Bezugspunkt in der Steuerung undeeingespeicherter Sollpositionen eines zu bearbeitenden -Werkstückes jeweils nach einem Bearbeitungsvorgang-bewegt wird und dabei die jeweils gerade bearbeitete Fläche abtastet und die-Steuerung aus der dabei -e'ingenommenen Position des Meßtasters die jeweilige Abweichung zwischen eingespeichertem Soll- und abgetastetem Istwert selbsttätig,ermit---telt.To remedy this is the object of the invention, according to a Probe from an automatic control, taking into account the position of the Spindle of the tool machine to a reference point in the control and stored Target positions of a workpiece to be machined are moved after a machining process and thereby scans the area currently being worked and the control the respective deviation between stored setpoint and sampled actual value automatically, determined.

~NachN einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steuert --die numerische Steuerung der Werkzeugmaschine unter Berücksichtigung von Bezugspunkten und eingespeicher#:ten Sollpositionen den Meßtaster und korrigiert unter Berücksichtigung der ermittelten Abweichungen in Abhängigkeit #hrer Größe in an sich bekannter Weise die Positionen des Werkzeuges während der jeweils sich anschließenden Bearbeitungsvorgänge.~ According to a preferred embodiment of the invention controls --the numerical control of the machine tool taking reference points into account and stored #: th Target positions the probe and corrected taking into account the deviations determined depending on your size in a manner known per se, the positions of the tool during each subsequent processing operations.

Es wird also nunmehr ein Einpunktmeßgerät verwendet, das nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe der numerischen Steuerung der Maschine auf Jeden beliebigen Durchmesser eingefahren werden kann und die Unterschiede zwischen Soll- und Istmaß der einzelnen Durchmesser automatisch ermittelt, um dann in an sich bekannter Weise dieautomatischen Korrekturen in der Steuerung vorzunehmen.So it is now a one-point measuring device used, which is after preferred embodiment of the invention using the numerical control of the Machine can be retracted to any diameter and the differences automatically determined between the nominal and actual dimensions of the individual diameters, and then make the automatic corrections in the controller in a manner known per se.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines in der Zeichnung dargestellten Informationsflußschemas näher erläutert werden.The invention is now based on one shown in the drawing Information flow schemes are explained in more detail.

In der Zeichnung ist eine Drehmaschine 1 schematisch dargestellt, die ein Maschinenbett 2, einen Spindelkasten 3 mit einer Drehspindel 4 und einen Werkzeugschlitten 5 aufweist, der über einen Planantrieb 8 in Planrichtung x und über einen Längsantrieb 9 in Längsrichtung z unter dem Einfluß einer hier im einzelnen nicht dargestellten numerischen Steuerung bewegbar ist.In the drawing, a lathe 1 is shown schematically, a machine bed 2, a headstock 3 with a rotating spindle 4 and a Has tool slide 5, which via a plane drive 8 in the plane direction x and via a longitudinal drive 9 in the longitudinal direction z under the influence of a here in detail numerical control, not shown, is movable.

Der Werkzeugschlitten trägt ein oder mehrere der Bearbeitung eines in der Spindel eingespannten Werkstückes 10 dienende Werkzeuge 11 und einen Meßtaster 12. Ferner sind zwei in der Steuerung der Maschine zu berücksichtigende Bezugspunkte ~vorgesehen, und zwar ein dem Werkzeugschlitten 5 zugeordneter Bezugspunkt 8w und ein der Spindel 4 zugeordneter Bezugspunkt B8.The tool slide carries one or more of the machining operations in the spindle clamped workpiece 10 serving tools 11 and a probe 12. There are also two reference points to be considered when controlling the machine ~ provided, namely a reference point 8w and associated with the tool slide 5 a reference point B8 assigned to spindle 4.

Die Meßsteuerung erfolgt nach dem ferner dargestellten, Programmablauf und Informationsfluß, wobei Anfang und Ende des Steuerungsablaufes einen beliebigen Produktionszeitraum umfassen können, z. B. eine Tagesproduktion oder immer nur die Fertigungszeiten eines Werkstückes. Das Diagramm für die Meßsteuerung ist in Pfeilrichtung zu verfolgen, aus dem die sehr variable Einsatzmöglichkeit des Meßverfahrens deutlich wird. Die nicht zur Erfindung gehörenden Steuerungsschritte der Arbeitsvorgänge sind nicht dargestellt.The measurement control takes place according to the program sequence also shown and flow of information, where the beginning and end of the control sequence are arbitrary Production period can include e.g. B. a daily production or always just that Manufacturing times of a workpiece. The diagram for the measurement control is in the direction of the arrow to follow, from which the very variable application possibilities of the measuring method clearly will. The control steps of the work processes not belonging to the invention are not shown.

Werden Arbeitsvorgänge mit dem Werkzeug 11 durchgeführt, so wird durch irgendeine Bedingung, z. B. nach Ausführung eines Arbeitsganges der sonst übliche Programmablauf unterbrochen und ein hier nicht dargestellter Schalter ~Werkstück-Durchmesser messen" abgefragt. Dieser Schalter kann z. B. von einer Bedienungsperson oder durch den den Gesamtablauf steuernden Lochstreifen gesetzt werden.If work processes are carried out with the tool 11, then through some condition, e.g. B. after performing an operation the otherwise usual Program run interrupted and a switch (not shown here) ~ workpiece diameter measure ". This switch can, for example, by an operator or by the punched tape controlling the entire process can be set.

Steht d' er ~Schalter aufja, wird die Meßinformationsschleife (Zeichnung ob#en) durchlaufen. Der Werkzeugschlitten 5 mit dem darauf angeordneten Meßtaster 12 bewegt sich in Planrichtung - gegebenenfalls auch zusätzlich in Zlgsrichtyng - an den von der Steuerung her vorgegebenen Bezug3punkt Bw, so daß der Meßtaster mit einem Punkt 14 auf einem Punkt 14t an dem mit dem Werkzeug 11. zuletztgedrehten Durchmesser D des Werkstückes -10 trifft. Die Abweichung in der Lage der Punkte 14 - 14t ist der Fehler des Durchmessers D. Diese Abweichung wird in einem ebenfalls nicht dargestellten Speicher gespeichert. Folgt der nächste Arbeitsgang mit Werkzeug 11, dann wird der Speichetinhalt als Korrekturwert für die Weginformationen auf übliche Art berücksichtigt. Folgt dagegen ein Arbeitsgang mit einem anderen Werkzeug, dann wird ohne Berücksichtigung dieses Speicherinhaltes gearbeitet.If the switch is on, the measurement information loop (drawing ob # en) run through. The tool slide 5 with the probe arranged on it 12 moves in plan direction - if necessary also in Zlgsrichtyng - to the reference point Bw specified by the control, so that the probe with a point 14 on a point 14t on the last turned with the tool 11. Diameter D of the workpiece -10 meets. The deviation in the location of the points 14 - 14t is the error of the diameter D. This deviation is also in a not shown memory is stored. The next step with tools follows 11, then the memory content is used as a correction value for the route information usual type considered. If, on the other hand, an operation with a different tool follows, then will be disregarded this memory content worked.

Die zwei weiteren Schleifen (in der Zeichnung links unten) zeigen einen Arbeitsgang mit dem Werkzeug 11 und weitere Arbeitsgänge mit zusätzlich auf dem Werkzeugschlitten befestigten, in der Zeichnung nicht dargestellten Werkzeugen an.Show the two other loops (bottom left in the drawing) an operation with the tool 11 and further operations with in addition attached to the tool slide, tools not shown in the drawing at.

Der Meßvorgang für die Spindelverlagerung wird durch die rechte untere Schleife in der Zeichnung dargestellt. Dieser Meßvorgang kann z. B. dem beschriebenen Meßvorgang vorgeschaltet oder aber zu irgendeinem Zeitpunkt durch einen nicht dargest#lten Schalter, der von der Bedienungsperson oder von der das Gesamtprogramm steuernden Lochstreifen gesetzt wird, ausgelöst werden. Beim Durchfahren der rechten unteren Schleife wird der Werkzeugschlitten 5 mit dem darauf angeordneten Meßtaster 12 in Planrichtung x an den von der Steuerung vorgegebenen Bezugspunkt 13 bewegt, so daß der Meßtaster am Punkt 15 des w Außendurchmessers der Drehspindel 4 antastet. Die Abweichung 15 - 15', also die Abweichung zwischen Ist- und Sollwert, ist das Maß der momentanen Verlagerung zwischen dem Bezugspunkt Bs der Drehspindel und dem Bezugflpunkt Bw 5 des Meßtasters. Diese Abweichung wird gespeichert und z. B. durch entsprechende Verschiebung des Nullpunktes im Arbeitsprogramm berücksichtigt.The measuring process for the spindle displacement is carried out by the lower right Loop shown in the drawing. This measuring process can, for. B. the one described Upstream measuring process or at any point in time by a not shown Switch that is used by the operator or by the person controlling the overall program Punched tape is set, are triggered. When driving through the lower right The tool slide 5 with the measuring probe 12 arranged on it is in a loop Plan direction x moved to the reference point 13 specified by the controller, so that the probe touches point 15 of the w outer diameter of the rotary spindle 4. the Deviation 15 - 15 ', i.e. the deviation between the actual and target value, is the measure the current displacement between the reference point Bs of the turning spindle and the reference point Bw 5 of the probe. This deviation is saved and z. B. by appropriate Shift of the zero point taken into account in the work program.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, zeichnet sich das Meßverfahren durch folgende Vorteile aus: Der Meßtaster mißt an einem Punkt. Er kann auf einfache Art zusammen mit den Werkzeugen auf einem Schlitten befestigt werden, so daß es möglich ist, den Meßtaster mit dem gleichen Steuerungsmechanismus wie die Werkzeuge in seine Soll-Position zu bringen. Die Soll-Position kann Jeder beliebige Durchmesser am Werkstück sein. Nachdem auf diese Weise Soll- und Istwert eines mit einem Werkzeug gedrehten Durchmessers verglichen wird, kann mit dem gleichen Werkzeug unter Berücksichtigung der festgestellten Ist-Sollwert-Abweic~ng irgendein weiterer Durchmesser gedreht werden. Der Meßvorgang kann sich beliebig oft mit einem oder mehreren Bearbeitungsgängen abwechseln.As can be seen from the above, the measurement method is distinguished has the following advantages: The probe measures at one point. He can be easy Kind of attached to a slide along with the tools so that it is possible to use the probe the same control mechanism how to bring the tools into their target position. Anyone can do the target position any diameter on the workpiece. After in this way setpoint and actual value a diameter turned with a tool is compared with the same Any tool taking into account the determined actual / target value deviation further diameter can be turned. The measuring process can be carried out as often as desired with a or alternate several processing steps.

Er läßt sich auf einfache Weise in das hormale Bearbeitungsprogramm einfügen.' Die Anpassung an automatische Werkzeugmaschinensteuerungen ist daher problemlos. Allerdings ist eine Voraussetzung fUr die Anwendung einer derartig universalen Einpunktmeßeinricht;ung die genaue Kenntnis der Lage-der Drehspindelmitte Bs zum Bezugspunkt der 5 numerischen Steuerung in Planrichtung.It can be easily integrated into the hormonal editing program insert.' The adaptation to automatic machine tool controls is therefore problem-free. However, it is a prerequisite for the application of such a universal one Einpunktmeßeinricht; ung the exact knowledge of the position of the turning spindle center Bs to the Reference point of the 5 numerical control in plan direction.

Ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, läßt das beschriebene Verfahren zahlreiche Variationen zuX Zum Beispiel lassen sich Messungen auch in anderen bzw. verschiedenen Koordinaten-Richtungen zugleich durchführen. Mit dem gleichen Meßtaster lassen sich natürlich Durchmesser, die mit anderen Werkzeugen gedreht wurden, antasten, wobei dann zweckmäßig für jedes Werkzeug ein eigener Korrektur~ wertspeicher vorzusehen ist. Schließlich ist eine Anwendung des Verfahrens auch für andere Werkzeugmaschinen, z.Without departing from the essence of the invention, the method described leaves numerous variations of X For example, measurements can also be made in other resp. perform different coordinate directions at the same time. With the same probe of course, diameters that have been turned with other tools can be probed, It is then advisable to provide a separate correction value memory for each tool is. Finally, the process can also be used for other machine tools, z.

B. für Schleif- oder Fräsmaschinen naheliegend.B. for grinding or milling machines obvious.

-Patentansprüche- -Patent claims-

Claims

Patent claims ö method for measuring workpieces with a Probe on a numerically controlled lathe, thereby. g e k e n n g e i c h n e t that the probe (12) from an automatic control under consideration the position (B8) of the turning spindle (4) of the lathe (1) to a reference point (Bw) in the control and stored target positions of a workpiece to be machined is moved after each machining process and thereby the respectively processed Fläc (14) touches and the control from the assumed position (14 ') of the probe (12) the respective deviation (14 - 14t) between the stored Setpoint and sampled actual value are determined automatically.

2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the numerical control of the machine tool (1) taking into account The probe (12) controls the reference points (B / B #) and stored target positions.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the determined deviations depend on their size and the positions of the tool (11) during the subsequent machining operations correct.