DE3305423C2

DE3305423C2 - Method for controlling the removal of material by cutting and device for carrying it out

Info

Publication number: DE3305423C2
Application number: DE19833305423
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 6100 Darmstadt Bautz; Wolfgang Ing.(grad.) 6466 Gründau Feldt; Dieter 6200 Wiesbaden Laese; Horst Dipl.-Phys. Dr. 8530 Neustadt Nahr
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1987-03-05
Also published as: DE3305423A1

Abstract

Beim Abschleifen des Grats an Gußstücken ist es notwendig, zwischen dem Schleifen im Grat und dem Schleifen an der Sollkontur zu unterscheiden. Durch eine Regelung des Schleifprozesses soll der Grat sicher und wirtschaftlich entfernt werden, wobei die Schleifmaschine nur gering gegen Schwingungen anfällig sein darf. Zur Erkennung der Sollkontur werden die beim Schleifprozeß im Gußstück (23) angeregten Schwingungen bzw. das Schleifgeräusch erfaßt und zur Regelung des Vorschubes des Schleifwerkzeuges (1) bewertet. Das geschieht durch Anordnung eines Beschleunigungsaufnehmers (10) an der Einspannstelle des Gußstückes (23), Verarbeitung der erfaßten Signale in einem AC-Regler (A) und Ansteuerung des Regelverstärkers (9.1) am Vorschubantrieb (4).When grinding off the burr on cast pieces, it is necessary to distinguish between grinding in the burr and grinding on the target contour. The burr should be removed safely and economically by regulating the grinding process, whereby the grinding machine must be only slightly susceptible to vibrations. To identify the target contour, the vibrations excited in the casting (23) during the grinding process or the grinding noise are recorded and evaluated to regulate the feed of the grinding tool (1). This is done by arranging an acceleration sensor (10) at the clamping point of the casting (23), processing the recorded signals in an AC controller (A) and controlling the control amplifier (9.1) on the feed drive (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des spanabhebenden Materialabtrages durch Erfassung von Schwingungen und die Verwendung der den Schwingungen entsprechenden Signale zur Veränderung einzelner Parameter der spanabhebenden Bearbeitung, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for controlling the removal of material by detecting vibrations and the use of the signals corresponding to the vibrations to change individual parameters of the machining, as well as a device for carrying out the method.

Beim Schleifen der Oberfläche von Gußstücken, besonders beim Gußputzschleifen stehen einer Automatisierung erhebliche Schwierigkeiten entgegen: Formgleiche Gußteile einer Serie unterscheiden sich - bedingt durch z. B. unterschiedliche Schwindmaße beim Abkühlprozeß oder durch Kernversatz - in ihren Istabmessungen mitunter erheblich von den Sollmaßen. Hierdurch ist es z. B. nur mit Einschränkungen möglich, eine Sollmaßkontur des Werkstücks längs des zu entfernenden Gußgrates einmal z. B. in einer numerisch gesteuerten Gußputzschleifmaschine festzulegen. Ein Gußstück mit größeren Abmessungen als im festgelegten Konturprogramm könnte dann auch in seiner normalen Oberfläche beschädigt werden.When grinding the surface of cast pieces, especially when grinding cast iron trimmings, there are considerable difficulties in automation: Cast parts of the same shape in a series sometimes differ considerably in their actual dimensions from the nominal dimensions - due to, for example, different shrinkage during the cooling process or core misalignment. This means that it is only possible to a limited extent to define a nominal dimension contour of the workpiece along the casting burr to be removed, for example in a numerically controlled cast iron trimming grinding machine. A cast piece with larger dimensions than in the defined contour program could then also be damaged in its normal surface.

Ist das Werkstück bzw. seine Ist-Kontur gegenüber der festgelegten Sollkontur dagegen zu klein, würde nur eine ungenügende Abnahme des Gußgrates erfolgen. Auch ein direktes Messen oder Abtasten der Werkstückfertigkontur ist normalerweise erst nach erfolgtem Abschliff des Grats möglich, so daß die für die Steuerung des Werkzeugs erforderlichen Meßwerte sozusagen nicht rechtzeitig zur Verfügung stehen.If the workpiece or its actual contour is too small compared to the specified target contour, the casting burr would not be removed sufficiently. Direct measurement or scanning of the finished workpiece contour is also normally only possible after the burr has been ground off, so that the measurement values required to control the tool are not available in time.

Besser kann dem dadurch Rechnung getragen werden, daß gemäß der DE-OS 29 30 309 zum Erkennen der Sollkontur eines Werkstücks im Bereich seines Gußgrates der Effekt meßtechnisch ausgenutzt wird, daß im Augenblick des Übergangs des Werkzeugs vom Grat in die eigentliche Oberfläche des Werkstücks die Schnittkraft sprungartig ansteigt. Auf diese Weise kann der Gußgrat unabhängig von seiner jeweiligen Größe und der Istwertabweichung des Werkstücks von seiner Sollkontur abgeschliffen werden.This can be better taken into account by using the effect of measuring technology to detect the target contour of a workpiece in the area of its casting burr, according to DE-OS 29 30 309, that at the moment of transition of the tool from the burr to the actual surface of the workpiece, the cutting force increases abruptly. In this way, the casting burr can be ground off regardless of its size and the actual deviation of the workpiece from its target contour.

In der DE-AS 24 43 829 wird dazu die Schleifscheibe mit konstanter Federkraft an den abzuarbeitenden Grat des Werkstücks angepreßt. Anstieg oder Abfall der Kraft verursachen einen Federweg, der abgegriffen und zur Regelung des Vorschubs verwendet wird. Die federnde Anordnung der Schleifscheibe führt aber zu Schwingungen, die eine stabile Regelung des Vorschubs und damit der Bearbeitung fast unmöglich machen.In DE-AS 24 43 829, the grinding wheel is pressed against the burr of the workpiece to be machined with constant spring force. An increase or decrease in the force causes a spring deflection, which is measured and used to regulate the feed. However, the spring arrangement of the grinding wheel leads to vibrations, which make stable control of the feed and thus processing almost impossible.

Andererseits wird in der CH-PS 4 69 534 ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern des spanabhebenden Materialabtrages einer Werkzeugmaschine beschrieben. Dabei sollen die Parameter der spanabhebenden Bearbeitung durch am Werkzeug auftretende und in elektrische Signale umgewandelte Vibrationen gesteuert werden. Hier ist aber zur Verfolgung einer gewünschten Oberfläche die Programmierung der Kontur des Werkstückes notwendig.On the other hand, CH-PS 4 69 534 describes a method and a device for controlling the material removal by cutting a machine tool. The parameters of the cutting process are to be controlled by vibrations occurring on the tool and converted into electrical signals. However, in this case, the contour of the workpiece must be programmed in order to follow a desired surface.

Weiterhin ist in der CH-PS 5 85 609 eine selbsttätige Zustell- Steuervorrichtung für eine Schleifmaschine mit einem Mikrophon zur Aufnahme des beim Anfahren der Schleifscheibe an das zu schleifende Werkstück entstehenden Geräusches beschrieben. Diese Druckschrift gibt eine Vorrichtung wieder, die zur Steuerung des Bearbeitungsvorgangs ein Verfahren benutzt, bei dem über ein bei Berührung zwischen der Schleifscheibe und dem Werkstück entstehendes Geräusch die Anfahrgeschwindigkeit in die Arbeitsgeschwindigkeit umgeschaltet wird. Ein vollständiges Abschleifen eines Grates ist damit aber nicht möglich. Vor allen Dingen kann dieser nicht selbständig einer Kontur folgend abgeschliffen werden.Furthermore, CH-PS 5 85 609 describes an automatic feed control device for a grinding machine with a microphone for recording the noise generated when the grinding wheel approaches the workpiece to be ground. This document describes a device that uses a method to control the machining process in which the approach speed is switched to the working speed via a noise generated when the grinding wheel and the workpiece come into contact. However, it is not possible to completely grind off a burr in this way. Above all, it cannot be ground off independently following a contour.

In der CH-PS 5 16 373 wird ein Verfahren zur adaptiven Regelung von Drehmaschinen beschrieben, daß eine Zustellung jeweils bis höchstens zu einer programmierten Kontur vornimmt. Das Verfahren kann also die Kontur des Werkstückes nur auf Grund einer Programmierung erkennen. Der Bearbeitungsprozeß kann nicht selbsttätig der Kontur folgen.CH-PS 5 16 373 describes a method for adaptive control of lathes that carries out a feed up to a programmed contour at a time. The method can therefore only recognise the contour of the workpiece on the basis of programming. The machining process cannot automatically follow the contour.

Weiterhin wird in der US-PS 31 43 041 eine Steuerung für Werkzeugmaschinen unter Benutzung eines Schwingkristalls beschrieben. Hier berührt beim Anfahren eines Werkzeuges an ein Werkstück in einer Drehmaschine ein Tastarm mit einem Schwingkristall ebenfalls das Werkzeug und gerät dabei in Schwingungen. Die dabei auftretende Schwingung soll erfaßt werden und zur Steuerung der Maschine benutzt werden, in dem durch das so erzeugte Signal die Bewegung des Werkzeuges gegen das Werkstück abgebremst wird, wobei zwischen Schnellvorschub und Arbeitsvorschub unterschieden bzw. umgeschaltet wird. Hier ist lediglich ein bestimmter Umschaltzustand zu kennzeichnen, es kann aber kein Bearbeitungsvorgang geregelt werden. Vor allem kann auf diese Weise keine Sollkontur kontinuierlich verfolgt werden, weil dazu ein immer neuer Anfahrvorgang nötig wäre.Furthermore, US-PS 31 43 041 describes a control system for machine tools using an oscillating crystal. When a tool approaches a workpiece in a lathe, a probe arm with an oscillating crystal also touches the tool and begins to oscillate. The resulting oscillation is to be recorded and used to control the machine by slowing down the movement of the tool against the workpiece using the signal generated in this way, distinguishing or switching between rapid feed and working feed. Here, only a certain switching state needs to be identified, but no machining process can be controlled. Above all, a target contour cannot be continuously followed in this way because this would require a new approach process every time.

In der US-PS 28 66 301 ist schließlich eine Warneinrichtung mit einem Mikrophon für eine Schleifmaschine beschrieben. Mit ihrer Hilfe soll der Arbeitsbeginn der Werkzeugmaschine und der Umschaltzeitpunkt zwischen schneller Bewegung und Arbeitsbewegung festgelegt werden. Auch hier kann in keinem Fall der Grat an einem Gußwerkstück komplett abgeschliffen werden. Die Einrichtung dient lediglich dazu, die Schleifscheibe bis an das Werkstück heranzufahren und dann in ein Arbeitsprogramm überzugehen.Finally, US-PS 28 66 301 describes a warning device with a microphone for a grinding machine. This is intended to be used to determine when the machine tool should start working and when it should switch between fast movement and working movement. Here too, the burr on a cast workpiece cannot be completely ground off. The device is only used to move the grinding wheel up to the workpiece and then to switch to a work program.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum selbsttätigen Entfernen, insbesondere Abschleifen, des Grates an Gußteilen od. dgl. bis an eine nicht vorzugebende Sollkontur anzugeben.The object of the invention is therefore to provide a method and a device for the automatic removal, in particular grinding, of burrs on cast parts or the like up to a non-specified desired contour.

Die Aufgabe der Erfindung wird verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß die beim durch spanabhebendes Bearbeiten, insbesondere Schleifen, erfolgenden Entgraten von Werkstücken mit einem Grat, beispielsweise Gußstücken, entstehenden Schwingungen des Werkstückes direkt oder indirekt erfaßt und durch Bewertung des Frequenzspektrums zur Erkennung der Sollkontur und zur Regelung der Bewegung des Werkzeuges längs der Sollkontur des vom Grat zu befreienden Werkstücks verwendet werden.The object of the invention is achieved in that the vibrations of the workpiece that arise during deburring of workpieces with a burr, for example castings, by machining, in particular grinding, are detected directly or indirectly and are used by evaluating the frequency spectrum to recognize the target contour and to control the movement of the tool along the target contour of the workpiece to be freed from the burr.

Die vorrichtungstechnische Lösung ergibt sich aus Anspruch 4.The device-technical solution results from claim 4.

Der wesentliche Vorteil dieser Lösung ergibt sich daraus, daß es das erfindungsgemäße Verfahren gestattet, die Schleifscheibe im Maschinengestell ohne Zwischenschaltung besonderer Federelemente in konventioneller Weise zu führen und zu lagern, wodurch das Schwingungsverhalten der verwendeten Maschine entscheidend verbessert wird. bzw. wirtschaftliche Bearbeitungszeiten erzielt werden können. Die gemessenen Werte werden auch nicht von der lastabhängigen Arbeitsdrehzahl des Schleifwerkzeuges beeinflußt, da die für die Schwingungsanregung verantwortliche Körnung an dessen Schleiffläche eine sehr hoch liegende Anregungsfrequenz verursacht, die in jedem Fall oberhalb der am Werkstück auftretenden Frequenz liegt. Die Anwendung des Verfahrens ist besonders einfach möglich, da in der Schleifmaschine zur Messung der Schwingungen lediglich ein Beschleunigungsaufnehmer vorgesehen werden muß. Die Bewertung der Schwingungen geschieht in folgenden elektronischen Verstärkerschaltungen, und zwar im Bereich eines für die bearbeiteten Werkstücke signifikanten Frequenzspektrums. Allgemein stehen Frequenzen mit hohen Amplituden für ausgeprägte Eigenfrequenzen und dazwischen liegen breitbandige Frequenzbereiche niedriger Amplituden, deren Intensität sich im Schleifprozeß in erster Linie ändert. Es kann ein für alle vorkommenden Teile gültiger Bereich gewählt werden. Die Regelung des Schleifprozesses erfolgt dann durch Überlagerung der aus der Messung ermittelten breitbandigen Schallintensität mit einem zu Anfang eingegebenen Schwellwert, der den Vorschub des Schleifwerkzeuges gegen das Werkstück repräsentiert. Bei ansteigender Schallintensität wird der Vorschub durch die Überlagerung der Signale veringert, gestoppt oder umgekehrt.The main advantage of this solution is that the method according to the invention allows the grinding wheel to be guided and supported in the machine frame in a conventional manner without the use of special spring elements, which significantly improves the vibration behavior of the machine used and enables economical processing times to be achieved. The measured values are also not influenced by the load-dependent working speed of the grinding tool, since the grain responsible for the vibration excitation on its grinding surface causes a very high excitation frequency, which is always above the frequency occurring on the workpiece. The method is particularly easy to use, since only an acceleration sensor has to be provided in the grinding machine to measure the vibrations. The vibrations are evaluated in the following electronic amplifier circuits, in the range of a frequency spectrum that is significant for the workpieces being processed. In general, frequencies with high amplitudes represent pronounced natural frequencies and in between there are broadband frequency ranges of low amplitudes, the intensity of which changes primarily in the grinding process. A range that is valid for all parts can be selected. The grinding process is then controlled by superimposing the broadband sound intensity determined from the measurement with a threshold value entered at the beginning, which represents the feed of the grinding tool against the workpiece. As the sound intensity increases, the feed is reduced, stopped or reversed by superimposing the signals.

Deshalb muß die Sollkontur des jeweiligen Werkstückes nicht vorgegeben werden. Die Schleifmaschine ist in der Lage, die Sollkontur jedes beliebigen Werkstückes nicht nur selbst zu finden, sondern ihr auch selbsttätig zu folgen.Therefore, the target contour of the respective workpiece does not have to be specified. The grinding machine is able to not only find the target contour of any workpiece itself, but also follow it automatically.

Es spielt dabei keine Rolle, in welcher Art die Kontur des Werkstückes ausgebildet ist. Kurvenradien werden lediglich durch die kleinst mögliche Dicke einer Schleifscheibe begrenzt, wobei sich aber eine entsprechende Ausbildung aus prinzipiellen Gründen in der Gußkonstruktion selbst ausschließt.It does not matter what shape the contour of the workpiece is. Curve radii are limited only by the smallest possible thickness of a grinding wheel, although such a design is not possible in the cast construction itself for fundamental reasons.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is explained below using an embodiment.

Die Figur zeigt schematisch eine gemäß der Erfindung ausgebildete Schleifmaschine.The figure shows schematically a grinding machine designed according to the invention.

Das Schleifwerkzeug 1 ist auf einem Schleifbockschlitten 2 angeordnet und wird von einem Motor 3 angetrieben. Der Schleifbockschlitten 2 wird von einem Vorschubantrieb 4 über eine Spindel 5 bewegt. Der Schleifbockschlitten 2 ist über Lgerböcke 6, 7 auf einem Ständer 8 geführt. Dem Vorschubantrieb 4 des Schleifbockschlittens 2 ist ein Regelverstärker 9.1 zugeordnet. Die Signale für den Regelverstärker 9.1 werden von einem Beschleunigungsaufnehmer 10 erzeugt und an einen AC-Regler A weitergeleitet. Im AC-Regler A laufen sie über einen Umschalter 11 und eine Filterschaltung 12 weiter und werden an einer Summierstelle 14 mit dem Gleichspannungssignal einer Sollwerteingabe 13 überlagert.The grinding tool 1 is arranged on a grinding carriage 2 and is driven by a motor 3 driven. The grinding bench slide 2 is moved by a feed drive 4 via a spindle 5. The grinding bench slide 2 is guided on a stand 8 via bearing blocks 6, 7. A control amplifier 9.1 is assigned to the feed drive 4 of the grinding bench slide 2. The signals for the control amplifier 9.1 are generated by an acceleration sensor 10 and passed on to an AC controller A. In the AC controller A they pass on via a changeover switch 11 and a filter circuit 12 and are superimposed at a summing point 14 with the DC voltage signal of a setpoint input 13 .

Der Beschleunigungsaufnehmer 10 ist am Spannrahmen 15 nahe der Einspannstelle angebracht. Er trägt zwei Spannelemente 16, 17, von denen das untere Spannelement 16 über einen Drehantrieb 18 drehbar gelagert ist. Der Drehantrieb 18 ist direkt am unteren Teil des Spannrahmens 15 angeordnet. Der Spannrahmen 15 kann zur Höheneinstellung um eine Achse 19, die in einem Schwenkrahmen 20 auf dem Werkstückständer 21 angebracht ist, geschwenkt werden. Dazu ist ein Schwenkantrieb 22 zwischen Spannrahmen 15 und Schwenkrahmen 20 angeordnet. Das Gußstück 23 wird zwischen den Spannelementen 16, 17 festgespannt. Der Gußgrat 24 wird auf die Höhe der Drehachse des Schleifwerkzeuges 1 ausgerichtet, indem mit dem Schwenkantrieb 22 der Spannrahmen 15 geschwenkt wird.The acceleration sensor 10 is attached to the clamping frame 15 near the clamping point. It carries two clamping elements 16, 17 , of which the lower clamping element 16 is rotatably mounted via a rotary drive 18. The rotary drive 18 is arranged directly on the lower part of the clamping frame 15. The clamping frame 15 can be pivoted about an axis 19 , which is mounted in a pivoting frame 20 on the workpiece stand 21 , to adjust the height. For this purpose, a pivoting drive 22 is arranged between the clamping frame 15 and the pivoting frame 20. The casting 23 is clamped between the clamping elements 16, 17. The casting burr 24 is aligned to the height of the axis of rotation of the grinding tool 1 by pivoting the clamping frame 15 with the pivoting drive 22 .

Ein Schleifvorgang läuft wie im Folgenden beschrieben ab. Das Gußstück 23 wird mit horizontal liegendem Gußgrat 24 zwischen den Spannelemente 16 und 17 im Spannrahmen 15 automatisch gespannt. Das kann etwa durch hydraulisches Anstellen des oberen Spannelementes 17 erfolgen. Nach dem Starten des Schleifwerkzeugs 1 durch den Motor 3 wird der Schleifbocktisch 2 mit dem Vorschubantrieb 4 in Richtung auf das Gußstück 23 in Bewegung gesetzt. Er wird dabei im Eilvorschub bewegt. Der Gußgrat 24 muß jetzt über den Schwenkantrieb 22 auf Höhe der Drehachse des Schleifwerkzeuges 1 gebracht sein. Wenn das Schleifwerkzeug 1 mit dem Gußgrat 24 in Berührung kommt, entstehen Schwingungen im Gußstück 23 und dessen Einspannung und damit ein entsprechendes Schleifgeräusch. Diese Schwingungen werden vom Beschleunigungsaufnehmer 10 als Körperschall erfaßt und das entsprechende elektrische Signal wird an den Umschalter 11 im AC-Regler A abgegeben.A grinding process takes place as described below. The casting 23 is automatically clamped with the casting burr 24 lying horizontally between the clamping elements 16 and 17 in the clamping frame 15. This can be done, for example, by hydraulically adjusting the upper clamping element 17. After the grinding tool 1 is started by the motor 3 , the grinding table 2 is set in motion in the direction of the casting 23 with the feed drive 4. It is moved in rapid feed. The casting burr 24 must now be brought to the level of the axis of rotation of the grinding tool 1 via the swivel drive 22. When the grinding tool 1 comes into contact with the casting burr 24 , vibrations arise in the casting 23 and its clamping and thus a corresponding grinding noise. These vibrations are recorded by the acceleration sensor 10 as structure-borne sound and the corresponding electrical signal is sent to the changeover switch 11 in the AC controller A.

Der Umschalter 11 wird über einen Anschluß B von der Ablaufsteuerung der Schleifmaschine aus betätigt. Es ist ausgangsseitig mit der Eilgangsabschaltung 11.1 und der Filterschaltung 12 verbunden. Beim Bearbeitungsbeginn verbindet der Umschalter 11 den Schwingungsaufnehmer 10 mit der Eilgangsabschaltung 11.1. Wenn die ersten Schwingungen beim Erreichen des Gußgrates 24 erfaßt werden, erzeugt die Eingangsabschaltung 11.1 über den Regelverstärker 9.1 ein Abschaltsignal am Vorschubantrieb 4.The changeover switch 11 is operated via a connection B from the sequence control of the grinding machine. It is connected on the output side to the rapid traverse switch 11.1 and the filter circuit 12. At the start of machining, the changeover switch 11 connects the vibration sensor 10 to the rapid traverse switch 11.1 . When the first vibrations are detected when the casting burr 24 is reached, the input switch 11.1 generates a switch-off signal on the feed drive 4 via the control amplifier 9.1 .

Die Eilgangsabschaltung 11.1 kann mit einer Filterung gekoppelt werden, um einen spezifischen Frequenzbereich für die Abschaltung des Eilvorschubes zu nutzen, der vom Frequenzbereich für den Bearbeitungsvorgang unterschiedlich ist. Ist der Eilvorschub stillgesetzt, wird der Umschalter 11 über den Anschluß B von der Maschinensteuerung aus umgeschaltet und damit die Regelung des Bearbeitungsvorganges eingeschaltet. Jetzt ist erst der eigentliche Schleifvorgang mit langsamem Arbeitsvorschub eingeleitet. Gleichzeitig wird auch der Drehantrieb 18 des Gußstückes 23 angesteuert, um den Drehvorschub zu starten. Das elektrische Signal des Beschleunigungsaufnehmers 10 wird nun aber vom Umschalter 11 aus zu einer Filterschaltung 12 geleitet, wo ein ausgewählter Frequenzbereich etwa 1000 bis 5000 Hz, aus dem genannten Signal herausgefiltert wird. Dieses Signal wird dann an einer Summierstelle 14 mit einem Gleichspannungssignal, das von einer Sollwerteingabe 13 erzeugt wird, überlagert. Das von der Summierstelle 14 kommende Signal wird dem Regelverstärker 9.1 zugeleitet. Je nach Lage dieses Signals im Eingangsbereich des Regelverstärkers 9.1 wird dann der Vorschubantrieb 4 am Schleifbockschlitten 2 angesteuert.The rapid traverse cut-off 11.1 can be coupled with a filter in order to use a specific frequency range for switching off the rapid feed, which is different from the frequency range for the machining process. If the rapid feed is stopped, the changeover switch 11 is switched over via connection B from the machine control system and thus the control of the machining process is switched on. Only now is the actual grinding process with a slow working feed initiated. At the same time, the rotary drive 18 of the casting 23 is also controlled in order to start the rotary feed. The electrical signal of the acceleration sensor 10 is now passed from the changeover switch 11 to a filter circuit 12 , where a selected frequency range of approximately 1000 to 5000 Hz is filtered out of the above-mentioned signal. This signal is then superimposed at a summing point 14 with a DC voltage signal generated by a setpoint input 13 . The signal coming from the summing point 14 is fed to the control amplifier 9.1 . Depending on the position of this signal in the input range of the control amplifier 9.1, the feed drive 4 on the grinding table slide 2 is then controlled.

Die Regelung erfolgt so, daß bei Erreichen der Sollkontur des Gußstückes 23 der Vorschub verändert, d. h. verringert und im Maximalfall umgekehrt wird. Das geschieht dadurch, daß das aus der Aufsummierung der Signale vom Beschleunigungsaufnehmer 10 und des an der Sollwerteingabe 13 eingestellten Gleichspannungssignals gewonnene elektrische Signal im Eingangsbereich des Regelverstärkers dessen Nullage überschreitet und so eine Umkehrung der Vorschubrichtung erzeugt. Der Eingangsbereich des Regelverstärkers 9.1 reicht beispielsweise von +10 V bis -10 V Eingangsspannung, wobei für +10 V voller positiver Vorschub, für -10 V voller negativer Vorschub und für 0 V Eingangsspannung vom Regelverstärker 9.1kein Signal für den Vorschubantrieb 4 ausgegeben wird. Dabei sind natürlich auch alle Zwischenwerte möglich.The control is such that when the target contour of the casting 23 is reached, the feed is changed, ie reduced and in the maximum case reversed. This happens because the electrical signal obtained from the summation of the signals from the acceleration sensor 10 and the DC voltage signal set at the target value input 13 exceeds the zero position in the input range of the control amplifier and thus causes a reversal of the feed direction. The input range of the control amplifier 9.1 ranges, for example, from +10 V to -10 V input voltage, whereby for +10 V full positive feed, for -10 V full negative feed and for 0 V input voltage the control amplifier 9.1 does not output a signal for the feed drive 4. Of course, all intermediate values are also possible.

Das Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers 10 wird dazu zu einer für den Schwingungszustand bzw. das Schleifgeräusch kennzeichnenden Spannung verarbeitet, deren Anteile unterhalb 1000 Hz und oberhalb 5000 Hz durch die Filterschaltung 12 abgetrennt werden. Diese Anteile würden das Bild des Schleifgeräusches verfälschen, da sie durch Unwuchtanteile oder Eigenschwingungen stark beeinflußt werden. Das Signal kann in an sich bekannter Weise verstärkt und so in den Bereich der später notwendigen Eingangsspannung am Regelverstärker 9.1 gebracht werden. Die Überlagerung des gefilterten Signals an der Summierstelle 14 mit einem Gleichspannungsanteil, der an der Sollwerteingabe 13 eingestellt wird, dient dazu, die Unterschiede im Ausgangssignal des Beschleunigungsaufnehmers 10 in bezug auf das Eingangssignal des Regelverstärkers 9.1 zu beseitigen. Unterschiede entstehen etwa durch unterschiedliche Steifigkeiten der Gußstücke 23 oder durch verschieden starke Gußgrate 24, aber auch durch Unterschiede im Werkstoff. Mit dem Gleichspannungsanteil kann man den Vorschub zu Beginn des Schleifprozesses maximal positiv einstellen, um damit eine ausreichend große Schleifkraft zu bekommen. Durch das beim Schleifen anwachsende Schleifgeräusch wird dann diese voll positive Einstellung durch das Aufsummieren der verarbeiteten Signale vom Beschleunigungsaufnehmer 10 auf das Signal der Sollwerteingabe 13 abgeschwächt, bis der neutrale Bereich des Eingangssignals am Regelverstärker 9.1 erreicht oder überschritten wird. Dann wird die Vorschubrichtung umgekehrt oder der Vorschub zumindest verlangsamt. Diese Zuordnung kommt zustande, da das Gleichspannungssignal positiv, das Signal vom Beschleunigungsaufnehmer 10 aber negativ ist.The output signal of the acceleration sensor 10 is processed into a voltage characteristic of the vibration state or the grinding noise, the components of which below 1000 Hz and above 5000 Hz are separated by the filter circuit 12. These components would distort the image of the grinding noise, since they are strongly influenced by unbalance components or natural vibrations. The signal can be amplified in a manner known per se and thus brought into the range of the input voltage later required at the control amplifier 9.1 . The superposition of the filtered signal at the summing point 14 with a DC voltage component, which is set at the setpoint input 13 , serves to eliminate the differences in the output signal of the acceleration sensor 10 in relation to the input signal of the control amplifier 9.1 . Differences arise, for example, from different rigidities of the castings 23 or from different thicknesses of the casting burrs 24 , but also from differences in the material. The DC voltage component can be used to set the feed rate as positive as possible at the start of the grinding process in order to achieve a sufficiently high grinding force. As the grinding noise increases during grinding, this fully positive setting is then weakened by summing the processed signals from the acceleration sensor 10 to the signal from the setpoint input 13 until the neutral range of the input signal on the control amplifier 9.1 is reached or exceeded. The feed direction is then reversed or the feed rate is at least slowed down. This assignment comes about because the DC voltage signal is positive, but the signal from the acceleration sensor 10 is negative.

Wenn Einschnitte in der Oberfläche des Gußstückes 23 auftreten, muß besondes auf die Drehung des Gußstückes 23 geachtet werden. Am Beginn eines Einschnitts während der Drehung des Gußstückes 23 wird der Gußgrat 24 vom Schleifwerkzeug 1 weg wandern, d. h. das Schleifgeräusch wird schwächer. Damit wird aber der Vorschub schnell gegen seinen Maximalwert laufen. Auf der anderen Seite am Ende des Einschnitts wird der Gußgrat 24 durch die Drehung des Gußstückes 23 dem Schleifwerkzeug 1 angenähert. Dadurch wird zusätzlich zum vom Schleifgeräusch abhängig eingestellten Vorschub eine zweite Vorschubbewegung auch durch die Werkstückdrehung erzeugt. Damit wächst das Schleifgeräusch schnell an. Die Signale gehen bis in den negativen Bereich und der Vorschub wird nötigenfalls bis zum maximal negativen Wert umgesteuert. Der Drehvorschub muß dabei aber immer deutlich geringer sein als der maximale Vorschub des Schleifbockschlittens 2 und damit des Schleifwerkzeuges 1, damit das Schleifwerkzeug 1 der Werkstückoberfläche sicher folgen kann, oder die Arbeitsgeschwindigkeiten müssen geometrieabhängig voreingestellt werden.If cuts occur in the surface of the cast piece 23 , particular attention must be paid to the rotation of the cast piece 23. At the start of a cut during the rotation of the cast piece 23 , the casting burr 24 will move away from the grinding tool 1 , i.e. the grinding noise will become weaker. However, this will quickly cause the feed to approach its maximum value. On the other hand, at the end of the cut, the casting burr 24 will be brought closer to the grinding tool 1 by the rotation of the cast piece 23. This will generate a second feed movement, in addition to the feed set depending on the grinding noise, also due to the rotation of the workpiece. This will cause the grinding noise to increase quickly. The signals go into the negative range and the feed is reversed to the maximum negative value if necessary. However, the rotary feed must always be significantly lower than the maximum feed of the grinding carriage 2 and thus of the grinding tool 1 so that the grinding tool 1 can reliably follow the workpiece surface, or the working speeds must be preset depending on the geometry.

Bei Einschnitten in der Gußoberfläche, deren Seiten annähernd parallel zur Seitenfläche des Schleifwerkzeugs 1 verlaufen, kann es notwendig sein, den Drehantrieb 18 des Gußstückes 23 stillzusetzen. Das kann dadurch realisiert werden, daß der Drehantrieb 18 mit einem Regelverstärker 9.2 ebenfalls an den AC-Regler A angekoppelt wird. Wenn die Ausgangsspannung des AC-Reglers A an die Grenzen der Eingangsspannung des Regelverstärkers 9.2 kommt, d. h. wenn die Oberfläche des Gußstückes 23 in das Schleifwerkzeug 1einzudringen versucht, kann dann jeweils der Drehanrieb 10 verlangsamt werden, so daß das Schleifwerkzeug der Oberfläche des Gußstückes 23 folgen kann. Dann ist auch ein Drehvorschub in der Größenordnung des Vorschubes am Schleifwerkzeug 1 möglich. Die Anpassung der Vorschübe erfolgt jeweils dann, wenn der Vorschub des Schleifwerkzeuges sich ändert. Dabei wird der Drehvorschub verlangsamt, falls der Werkzeugvorschub richtungsunabhängig langsamer oder schneller wird.If there are cuts in the cast surface whose sides run approximately parallel to the side surface of the grinding tool 1 , it may be necessary to stop the rotary drive 18 of the cast piece 23. This can be achieved by coupling the rotary drive 18 with a control amplifier 9.2 to the AC controller A. If the output voltage of the AC controller A reaches the limits of the input voltage of the control amplifier 9.2 , i.e. if the surface of the cast piece 23 tries to penetrate the grinding tool 1 , the rotary drive 10 can be slowed down so that the grinding tool can follow the surface of the cast piece 23. A rotary feed of the order of magnitude of the feed on the grinding tool 1 is then also possible. The feeds are adjusted whenever the feed of the grinding tool changes. The rotary feed is slowed down if the tool feed becomes slower or faster, regardless of direction.

Die vorgeschlagene Vorgehensweise ist in einigen Punkten abänderbar. Die an sich grobe Aufsummierung der Schallsignale kann auch durch eine detaillierte Fourieranalyse ersetzt werden. Dann kann für jedes Werkstück ein geeignetes Frequenzspektrum ermittelt werden. Die Schallintensität wird dabei nach den vorhandenen Amplituden beurteilt und in bestimmten Frequenzbändern kann dann der Übergang vom Gußgrat auf die Sollkontur des Gußstückes durch einen deutlichen Anstieg der Schallintensität ermittelt werden.The proposed procedure can be modified in some points. The rough summation of the sound signals can also be replaced by a detailed Fourier analysis. A suitable frequency spectrum can then be determined for each workpiece. The sound intensity is assessed according to the existing amplitudes and in certain frequency bands the transition from the casting flash to the target contour of the casting can then be determined by a significant increase in the sound intensity.

Die Erfassung der Schallsignale ist neben der Erfassung des Körperschalls auch durch Nutzung des Luftschalls mit dem Einsatz von Mikrophonen möglich, indem diese in der Nähe der Eingriffsstelle des Schleifwerkzeugs am Gußstück angeordnet werden. Die Bewertung der Signale muß entsprechend angepaßt werden. Schließlich kann auch die Bearbeitungsrichtung verändert werden, indem die Drehachse des Schleifwerkzeugs 1 parallel zur Ausdehnung des Gußgrats 24 oder senkrecht dazu angeordnet wird. Für spezielle Bearbeitungsfälle kommen auch beliebige Zwischenlagen in Frage.In addition to the recording of structure-borne sound, the sound signals can also be recorded using airborne sound with the use of microphones, which are arranged near the point where the grinding tool engages the casting. The evaluation of the signals must be adapted accordingly. Finally, the machining direction can also be changed by arranging the axis of rotation of the grinding tool 1 parallel to the extent of the casting burr 24 or perpendicular to it. Any intermediate layers can also be used for special machining cases.

Der Einsatz des beschriebenen Verfahrens ist ebenso nicht allein auf die Regelung der beschriebenen Bewegungen beschränkt, er kann auf alle für die Bearbeitung nötigen Bewegungen ausgedehnt werden. Die Regelung kann auch für andere Bearbeitungsverfahren mit hoher Anregungsfrequenz am Werkzeug genutzt werden. Hier kommt besonders das Hochgeschwindigkeitsfräsen in Frage. Denkbar wäre auch die Anwendung auf Bearbeitungsverfahren mit geradliniger Schnittbewegung.The use of the described method is not limited to the control of the described movements, it can be extended to all movements required for machining. The control can also be used for other machining processes with a high excitation frequency on the tool. High-speed milling is particularly suitable here. It could also be used for machining processes with a linear cutting movement.

Claims

1. Method for controlling the removal of material by machining by detecting vibrations and using the signals corresponding to the vibrations to change individual parameters of the machining, characterized in that the vibrations of the workpiece arising during deburring of workpieces with a burr, for example castings, by machining, in particular grinding, are detected directly or indirectly and are used by evaluating the frequency spectrum to recognize the target contour and to control the movement of the tool along the target contour of the workpiece to be freed of the burr.

2. Method according to claim 1, characterized in that a specific frequency range is defined before the detection of the vibrations, that the vibrations arising during grinding are detected and their intensity is evaluated in this frequency range, that a characteristic threshold value can be generated for grinding on the target contour of the workpiece with the aid of a target value input, the intensity values determined during deburring being smaller than this threshold value and the difference to the intensity values providing information for controlling the feed of the tool relative to the casting, in that for intensity values below the threshold value the feed is set proportionally to the size of the difference between the intensity values and the workpiece.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that a grinding tool ( 1 ) is placed radially against a cast piece ( 23 ), the casting burr ( 24 ) being cut vertically to its extent by the grinding movement, that the casting piece ( 23 ) is clamped so as to be rotatable in the plane in which the casting burr ( 24 ) extends, that the electrical signals of the vibrations from the grinding process measured on or near the casting piece ( 23 ) are amplified, that the signal thus obtained is used once unfiltered to switch off the rapid feed of the grinding tool ( 1 ) when the casting burr ( 24 ) is touched and secondly filtered and mixed with a DC voltage component to regulate the relative movements between the grinding tool ( 1 ) and the casting piece ( 23 ), the filtering determining the frequency range to be evaluated and the DC voltage component making the amplified and filtered signal the signal of the feed control into relation.

4. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, in a machine tool for machining a workpiece, wherein a vibration sensor is provided, the signals of which are processed in a filter circuit and in at least one control amplifier connected downstream of this and are fed to control mechanisms of the machine tool, characterized in that the machine tool is preferably a grinding machine for deburring a cast piece ( 23 ), wherein the cast piece ( 23 ) is clamped in a clamping frame ( 15 ) so as to be rotatable about a vertical axis and pivotable approximately in the direction of this axis and the grinding tool ( 1 ) is displaceable in the horizontal direction, that a vibration sensor ( 10 ) is arranged on the cast piece ( 23 ) directly or in the vicinity of its clamping, that a changeover switch ( 11) is connected downstream of the vibration sensor (10 ) in such a way that the signal path from the changeover switch ( 11 ) is on the one hand via a rapid traverse switch ( 11.1 ) and then switched directly to the control amplifier ( 9.1 ), the changeover switch ( 11 ) being switchable from the machine control system via a connection (B) , so that the signal path is switched via the filter circuit ( 12 ), which outputs a voltage corresponding to the intensity of the detected vibration, and a summing point ( 14 ), at which the voltage is superimposed with a direct voltage generated at a setpoint input ( 13 ), on the one hand to the control amplifier ( 9.1 ), which controls the feed drive ( 4 ) of the grinding tool ( 1 ), and on the other hand to the control amplifier ( 9.2 ), which controls the rotary drive ( 18 ) of the casting ( 23 ).

5. Device according to claim 4, characterized in that the vibration sensor ( 10 ) is an acceleration sensor and is arranged on the clamping frame ( 15 ) of the casting ( 23 ) near the clamping point.

6. Device according to claim 4, characterized in that the vibration sensor ( 10 ) is a microphone and is arranged near the point of engagement of the grinding tool ( 1 ) on the casting ( 23 ).