CH666436A5

CH666436A5 - METHOD FOR MACHINING WORKPIECES AND DEVICE FOR CARRYING OUT THIS METHOD.

Info

Publication number: CH666436A5
Application number: CH269387A
Authority: CH
Inventors: Juergen Reinhard; Edy Kaeser
Original assignee: Safag Ag
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1987-07-15
Publication date: 1988-07-29
Also published as: DE3863598D1; EP0299915A1; EP0299915B1

Description

BESCHREIBUNG Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem Schaft und einem Bearbeitungsbereich, insbesondere zum Schleifen des Schneidenbereichs von Spiralbohrern, Reibahlen oder Fingerfräsern, wobei der Schaft des Werkstücks in einer Zange gespannt und der Bearbeitungsbereich unterstützt wird. Die Erfindung betrifft besonders die Bearbeitung von Kleinstwerkzeugen im Durchmesserbereich der Schneide von 0,1 bis 6 mm und im Schaft von 1 —6 mm. Da durch den Schleifdruck beim Schleifen geringer Durchmesser sich die Werkzeuge durchbiegen, muss bei der Fertigung von genuteten Werkzeugen eine Unterstützung des Werkstücks erfolgen. Hierzu war es bekannt das Werkzeug in einer Halbschale oder in einer geschlitzten Patrone zu unterstützen und zu schleifen. Es erfolgte dabei eine gemeinsame Untersützung des Schaftes und der Schneide mittels eines einheitlichen starren Auflagers. Dabei ergeben sich erste Schwierigkeiten dadurch, dass bei kleinen Werkzeugen der Schaft einen grösseren Durchmesser aufweist als die Schneide, wobei z. B. der Schaft einen genormten Durchmesser von 3,135 mm und die Schneide einen Durchmesser von 0,5 mm aufweisen kann. Das Auflager zur Unterstützung eines derartigen Werkstücks muss daher eine ganz bestimmte Form aulweisen. Çrotz dieser Schwierigkeit ist es Laum möglich, eine in allen Belangen ideale Unterstützung und Beanspruchung des Schaftes und insbesondere des zu bearbeitenden Bereichs des Werkstücks zu erzielen. Wollte man nämlich eine genügend hohe Vorspannung des zu bearbeitenden Werkstückbereiches erzielen um jede Unrundheit oder Exzentrizität der drehbaren Spannzange bzw. der Einspannung des Werkstücks in diese Zange aufzuheben muss unter Umständen der zu bearbeitende Werkstückteil unzulässig stark vorgespannt und durchgebogen werden. DESCRIPTION The present invention relates to a method and a device for machining workpieces with a shank and a machining area, in particular for grinding the cutting area of twist drills, reamers or end mills, the shank of the workpiece being clamped in a pair of pliers and the machining area being supported. The invention particularly relates to the machining of small tools in the diameter range of the cutting edge from 0.1 to 6 mm and in the shank from 1 to 6 mm. As the tools bend due to the grinding pressure when grinding small diameters, the workpiece must be supported when manufacturing grooved tools. For this purpose it was known to support and grind the tool in a half-shell or in a slotted cartridge. The shaft and cutting edge were jointly supported by means of a uniform, rigid support. The first difficulties arise from the fact that with small tools the shank has a larger diameter than the cutting edge. B. the shaft can have a standardized diameter of 3.135 mm and the cutting edge can have a diameter of 0.5 mm. The support for supporting such a workpiece must therefore have a very specific shape. Despite this difficulty, Laum is able to achieve ideal support and loading of the shank and in particular the area of the workpiece to be machined in all respects. If you wanted to achieve a sufficiently high preload of the workpiece area to be machined in order to remove any out-of-roundness or eccentricity of the rotatable collet or the clamping of the workpiece in this collet, the workpiece part to be machined may have to be preloaded and bent to an unacceptably high degree.

Ziel vorliegender Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beheben und in allen Fällen eine ideale Einspannung und Unterstützung des Werkstücks ohne unzulässige Beanspruchung desselben zu erzielen. Die Lösung besteht darin, dass die Unterstützung im Bearbeitungsbereich und des Schaftes unabhängig voneinander eingestellt wird. Damit wird man einerseits frei von einer bestimmten genauen Formgebung eines einheitlichen starren Auflagers für den Bearbeitungsbereich und den Schaft des Werkstücks, und andererseits kann in jedem Falle eine ideale Unterstützung bzw. Vorspannung und Verformung des Werkstücks im Bereiche des Schaftes bzw. in Bearbeitungsbereich eingestellt werden. Dabei können die Auflager unabhängig voneinander in mehreren Richtungen einstellbar und zusätzlich um mindestens eine Achse schwenkbar sein, um eine optimale Unterstützung zu erzielen. Im weiteren können die Auflager auswechselbar sein um dieselben verschiedenen Werkstücken und sonstigen Gegebenheiten anzupassen. The aim of the present invention is to eliminate the disadvantages mentioned and to achieve ideal clamping and support of the workpiece in all cases without undue stress on the workpiece. The solution is that the support in the machining area and the shaft is set independently of one another. On the one hand, this frees you from a certain precise shape of a uniform rigid support for the machining area and the shank of the workpiece, and on the other hand, ideal support or pretensioning and deformation of the workpiece can be set in the areas of the shank or in the machining area. The supports can be adjusted independently of one another in several directions and can additionally be pivoted about at least one axis in order to achieve optimal support. Furthermore, the supports can be exchangeable in order to adapt the same different workpieces and other conditions.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfmdungsgemässen Einrichtung näher erläutert. The invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment of a device according to the invention.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf die Einrichtung, teilweise im Schnitt und Figure 1 shows a plan view of the device, partly in section and

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der Einrichtung, teilweise im Schnitt nach Linie II—II der Fig. 1. FIG. 2 shows a side view of the device, partly in section along line II-II of FIG. 1.

Die dargestellte Einrichtung weist eine vorgespannte Führung 1 auf, auf welcher ein blockartiges Gehäuse 2 verschoben werden kann. Die dargestellte Einrichtung ist als Zwillingeinheit ausgebildet, die an beiden Stirnseiten gleichartige Auflager 3 und 4 aufweist. Wie in Figur 1 dargestellt, dient das Auflager 3 der Unterstützung der einen kleinen Durchmesser aufweisenden Schneide 5 eines Bohrers dessen Spiralnuten mit einer nicht dargestellten Schleifscheibe zu bearbeiten sind. Der Schaft 6 dieses Bohrers, welcher grössern Durchmesser aufweist als die Schneide 5, ist in einer drehbaren Spannzange 7 eingespannt und auf das Auflager 4 abgestützt. The device shown has a prestressed guide 1, on which a block-like housing 2 can be moved. The device shown is designed as a twin unit, which has similar supports 3 and 4 on both end faces. As shown in Figure 1, the support 3 serves to support the small-diameter cutting edge 5 of a drill whose spiral grooves are to be machined with a grinding wheel, not shown. The shaft 6 of this drill, which has a larger diameter than the cutting edge 5, is clamped in a rotatable collet 7 and supported on the support 4.

Das Auflager 3 ist auswechselbar in einen Halter 8 eingesetzt und mittels beidseitig angeordneter Reihen von Madenschrauben 9 festgehalten. Der Halter 8 ist um eine Achse 10 schwenkbar in einen Schlitten 11 (Figur 2) eingesetzt und kann mittels einer Spindel 12 in einem gewissen Bereich verschwenkt werden. Der Schlitten 11 ist mittels einer Spindel 13 horizontal in Figur 2 verstellbar und zwar in einem weitern Schlitten 14 (Figur 1) welcher in Längsrichtung des Gehäuses 2 verschiebbar angeordnet ist. Die Position des Schlittens 14 ist bestimmt durch die Lage einer keilförmigen Kulisse 15 welche mittels einer Spindel 16 verstellt werden kann. Das Auflager 3 kann somit bezogen auf die Zeichnungsebene nach Figur 1 in dieser Ebene und rechtwinklig zu dieser Ebene linear verschoben werden durch Betätigung der Spindeln 13 bzw. 16. Sie kann in der Zeichnungsebene um die Achse 10 in einem erheblichen Ausmass verschwenkt und durch entsprechende Einstellung der Madenschrauben 9 in einer Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene fein eingestellt und in die gewünschte optimale Winkelstellung verbracht werden. The support 3 is interchangeably inserted in a holder 8 and held by means of rows of grub screws 9 arranged on both sides. The holder 8 is inserted into a slide 11 (FIG. 2) so as to be pivotable about an axis 10 and can be pivoted in a certain range by means of a spindle 12. The carriage 11 can be adjusted horizontally in FIG. 2 by means of a spindle 13 in a further carriage 14 (FIG. 1) which is arranged to be displaceable in the longitudinal direction of the housing 2. The position of the slide 14 is determined by the position of a wedge-shaped link 15 which can be adjusted by means of a spindle 16. The support 3 can thus be displaced linearly in relation to the drawing plane according to FIG. 1 in this plane and at right angles to this plane by actuating the spindles 13 or 16. It can be pivoted to a considerable extent in the drawing plane about the axis 10 and by appropriate adjustment the grub screws 9 are fine adjusted in a plane perpendicular to the plane of the drawing and brought into the desired optimal angular position.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

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50 50

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Das Auflager 4 kann entsprechend durch Madenschrauben 9 in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene und durch eine Madenschraube 17 in der Zeichenebene in die gewünschte Winkelstellung gebracht werden. Mittels eines Schlittens 11' kann eine lineare Einstellung rechtwinklig zur Zeichnungsebene durch Betätigen einer Spindel 13' erfolgen. Eine lineare Einstellung in der Zeichnungsebene kann erfolgen über einen Schlitten 14' eine keilförmige Kulisse 15' und eine Spindel 16'. Amunteren in Ansicht dargestellten Teil der Einrichtung sind entsprechende Schraubenköpfe zur Betätigung der Spindeln gleich bezeichnet wie die Spindeln im oberen Teil der Figur 1. The support 4 can accordingly be brought into the desired angular position by grub screws 9 in a plane perpendicular to the drawing plane and by a grub screw 17 in the drawing plane. A carriage 11 'can be used to make a linear adjustment at right angles to the plane of the drawing by actuating a spindle 13'. A linear setting in the plane of the drawing can be made via a slide 14 ', a wedge-shaped link 15' and a spindle 16 '. Corresponding screw heads for actuating the spindles are designated the same as the spindles in the upper part of FIG.

Aus dem vorstehenden und der Zeichnung ergibt sich, dass hier eine kompakt aufgebaute Einrichtung vorliegt welche eine individuelle weitgehende Einstellung im erforderlichen Bereich der beiden Auflager 3 und 4 gestattet. Die auf die Schneide 5 wirkenden Bearbeitungskräfte sind im wesentlichen in der Zeichnungsebene der Figur 1 nach unten gerichtet, und es ist daher insbesondere eine optimale Einstellung der Auflager 3 und 4 in dieser Richtung wesentlich, was durch die Kulissen 15 bzw. 15' sehr genau erfolgen kann. Es wirken jedoch auch Komponenten der Bearbeitungskräfte in Axialrichtung und Umfangsrichtung des Werkstücks, und es ist daher von besonderer Wichtigkeit, auch die übrigen Einstellmöglichkeiten vorzusehen, also die Querverstellung und eine gewisse Schiefstellung der Auflager. Es ist dabei davon auszugehen, dass eine Bearbeitungsgenauigkeit im nm-Bereich nur dann sinnvoll ist, wenn auch die Positionierung des Werkstückes entsprechend genau ist. Es muss daher jede unkontrollierte Durchbiegung und jede Abweichung vom Rundlauf desselben vermieden werden. Eine eventuelle Exzentrizität der Spannzange 7 bzw. der Einspannung des Werkstücks in derselben soll daher voll kom- It follows from the above and the drawing that here there is a compact device which permits extensive individual adjustment in the required area of the two supports 3 and 4. The machining forces acting on the cutting edge 5 are essentially directed downward in the plane of the drawing in FIG. 1, and it is therefore particularly important that the supports 3 and 4 are optimally adjusted in this direction, which is done very precisely by the scenes 15 and 15 ' can. However, components of the machining forces also act in the axial direction and circumferential direction of the workpiece, and it is therefore particularly important to also provide the other adjustment options, that is to say the transverse adjustment and a certain inclination of the supports. It can be assumed that machining accuracy in the nm range only makes sense if the positioning of the workpiece is also accurate. Every uncontrolled deflection and any deviation from the concentricity of the same must therefore be avoided. Any eccentricity of the collet 7 or the clamping of the workpiece in the same should therefore be fully

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pensiert sein. Zu diesem Zweck wird die Position des Auflagers 4 bereits so gewählt, dass der Schaft 6 des Werkstücks soweit elastisch vorgespannt bzw. durchgebogen ist, dass jede Exzentrizität kompensiert ist. Das bedingt jedoch eine gewisse minimale Schiefstellung schon des Schaftes und insbesondere der Schneide 5 und eine entsprechende Einstellung und Anpassung der Position des Auflagers 3. Diese Anpassung hat so zu erfolgen, dass ohne übermässige Biegespannungen die Schneide 5 auf der ganzen Länge eindeutig abgestützt ist. Das ist durch die Schwenkmöglichkeit und Feineinstellung des Auflagers 3 optimal möglich. Die Verformung des Schaftes 6 kann hierbei in der Grössenordnung von mm, beispielsweise 1 bis 2/ioo mm betragen, während die Verformung der Schneide 5 gegenüber dem Schaft um um, beispielsweise bis höchstens 5 um beträgt. be retired. For this purpose, the position of the support 4 is already selected such that the shank 6 of the workpiece is elastically pretensioned or bent so far that any eccentricity is compensated for. However, this requires a certain minimal misalignment of the shank and in particular of the cutting edge 5 and a corresponding adjustment and adjustment of the position of the support 3. This adjustment must be carried out in such a way that the cutting edge 5 is clearly supported over the entire length without excessive bending stresses. This is optimally possible due to the pivoting possibility and fine adjustment of the support 3. The deformation of the shaft 6 can be in the order of magnitude of mm, for example 1 to 2/100 mm, while the deformation of the cutting edge 5 with respect to the shaft is around, for example up to at most 5, µm.

Wie in Figur 2 angedeutet, können die Auflager vorzugsweise eine dem Durchmesser des abzustützenden Werkstückteils entsprechend bemessene Schale mit etwa halbkreisförmigem Profil sein. Es könnten jedoch auch andere Auflager, beispielsweise Prismen, Hülsen oder dergleichen vorgesehen sein. Die Auflager können leicht ausgewechselt werden und sie bestehen aus einem harten, verschleissfesten Werkstoff, beispielsweise Hartmetall oder Keramik. As indicated in FIG. 2, the supports can preferably be a shell with an approximately semicircular profile that is dimensioned in accordance with the diameter of the workpiece part to be supported. However, other supports, for example prisms, sleeves or the like, could also be provided. The supports can be easily replaced and they are made of a hard, wear-resistant material, such as hard metal or ceramic.

Es sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich, Während als Ausführungsbeispiel eine Zwillingseinheit gewählt ist, könnte natürlich eine entsprechende einfache Einheit mit nur je einem Auflager 3 und 4 vorgesehen sein. Die Einstellung dieser Auflager könnte gerade in diesem Falle anders erfolgen, beispielsweise durch Spindeln die alle in der Richtung der Einstellbewegung liegen. Es können andere Werkstücke ähnlicher Abmessungen und Form entsprechend untersützt und bearbeitet werden. Different design variants are possible. While a twin unit was chosen as the exemplary embodiment, a corresponding simple unit with only one support 3 and 4 each could of course be provided. In this case, the setting of these supports could be done differently, for example by means of spindles which are all in the direction of the setting movement. Other workpieces of similar dimensions and shape can be supported and processed accordingly.

3 3rd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

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S S

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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1. A method for machining workpieces with a shank uni a Learheitungsherelch, in particular for grinding the cutting area of twist drills, reamers or end mills, the shaft of the workpiece is clamped in a pair of pliers and the workpiece is supported, characterized in that the support in the machining area and the shaft is adjusted independently.

2. The method according to claim 1, characterized in that both the shaft and the machining area are elastically deformed by the support.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 2, characterized in that the shaft is deformed more than the machining area.

4. The method according to claim 3, characterized in that the shaft has a deflection by hundreds of millimeters, z. B. by 1 to 2/100 mm, and the machining area an additional deflection compared to the shaft by | am, z. B. up to 5 µm.

5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that the shaft is bent so far that any out-of-roundness of the collet or the clamping of the shaft is compensated in the same.

6. Device for performing the method according to any one of claims 1-5, characterized by independently adjustable supports for the shaft and the machining area of the workpiece.

7. Device according to claim 6, characterized in that the supports are adjustable in several directions.

8. Device according to claim 7, characterized in that the supports are adjustable in a radial plane with respect to the pliers axis or workpiece axis in two coordinate directions and can be pivoted at least in one plane parallel to the axis of the pliers or the workpiece.

9. Device according to claim 8, characterized in that the supports are pivotable in two planes.

10. Device according to one of claims 6-9, characterized in that supports, for. B. shells, prisms or sleeves are interchangeably mounted in adjustable carriers.