DE102017110196B4

DE102017110196B4 - Process and grinding and eroding machine for machining a workpiece

Info

Publication number: DE102017110196B4
Application number: DE102017110196.9A
Authority: DE
Inventors: Kai Reibold
Original assignee: Walter Maschinenbau GmbH
Current assignee: Walter Maschinenbau GmbH
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2019-12-19
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: TW201906677A; WO2018206454A1; DE102017110196A1; JP2020519462A; CN110573301A

Abstract

Verfahren zur Bearbeitung eines zu bearbeitenden Werkstücks (14) in einer Schleif- und Erodiermaschine (10) mit einem kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeug (12), mit folgenden Schritten:- Verwenden des kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeugs (12) zum Erodieren des Werkstücks (14), wobei gegenüber dem Sollmaß ein Aufmaß verbleibt,- Verwenden des kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeugs (12) zum Schleifen des Werkstücks (14), um das nach dem Erodieren vorhandene Aufmaß zu eliminieren und das Istmaß des Werkstücks (14) in Übereinstimmung mit dem Sollmaß zu bringen,- Ermitteln der Außenabmessung des Schleif- und Erodierwerkzeugs (12) während der Schleifbearbeitung des Werkstücks (14) elektrisch durch Auswertung einer Spannung und/oder eines Stromes zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug (12) und dem Werkstück (14).Method for machining a workpiece (14) to be machined in a grinding and eroding machine (10) with a combined grinding and eroding tool (12), comprising the following steps: - Using the combined grinding and eroding tool (12) for eroding the workpiece ( 14), with an oversize remaining compared to the nominal dimension, - using the combined grinding and eroding tool (12) for grinding the workpiece (14) in order to eliminate the oversize existing after the eroding and the actual dimension of the workpiece (14) in accordance with the desired dimension, - determining the outer dimension of the grinding and eroding tool (12) during the grinding of the workpiece (14) electrically by evaluating a voltage and / or a current between the grinding and eroding tool (12) and the workpiece (14) ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine kombinierte Schleif- und Erodiermaschine zur Bearbeitung eines Werkstücks. Bei dem Werkstück handelt es sich insbesondere um ein herzustellendes oder nachzubearbeitendes Werkzeug, wie etwa einen Bohrer, einen Fräser mit oder ohne Wendeschneidplatten, eine Reibahle usw.The invention relates to a method and a combined grinding and eroding machine for machining a workpiece. The workpiece is in particular a tool to be manufactured or reworked, such as a drill, a milling cutter with or without indexable inserts, a reamer, etc.

Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus DE 37 17 568 A1 bekannt. Dort wird ein Verfahren zum mechanischen Schleifen von Werkstücken mittels elektrisch leitfähiger Schleifwerkzeuge vorgeschlagen. Ein Werkstück wird dabei zunächst mit einem ersten Werkzeug durch Funkenerosion oder erodierschleifend bearbeitet. Anschließend findet ein Werkzeugwechsel statt. Das Werkstück wird in derselben Aufspannung mittels eines Schleifwerkzeuges fertig bearbeitet.Such a method is, for example, from DE 37 17 568 A1 known. A method for mechanical grinding of workpieces by means of electrically conductive grinding tools is proposed there. A workpiece is first machined with a first tool by spark erosion or EDM grinding. A tool change then takes place. The workpiece is finished in the same setup using a grinding tool.

DE 94 00 697 U1 beschreibt eine Abrichtvorrichtung für Schleifscheiben. Die Abrichtvorrichtung weist mehrere Elektroden auf, um die Schleiffläche des Schleifwerkzeugs mit einer der Elektroden durch Funkenerosion zu bearbeiten. Die einzelnen Elektroden sind voneinander elektrisch isoliert. DE 94 00 697 U1 describes a dressing device for grinding wheels. The dressing device has a plurality of electrodes in order to machine the grinding surface of the grinding tool with one of the electrodes by spark erosion. The individual electrodes are electrically insulated from one another.

EP 0 076 997 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von metallgebundenen nicht leitenden Werkstoffen. Ein zu bearbeitendes Werkstück wird zunächst mit einem Werkzeug durch Erodieren bearbeitet. Dabei wird der Spalt, der zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück vorhanden ist, mittels einer Steuerschaltung entsprechend vorgegebenen Sollwerten geregelt. Nach dem Erodieren des Werkstücks kann die Oberflächengüte verbessert werden, indem das Werkstück anschließend mit demselben Werkzeug schleifend bearbeitet wird. EP 0 076 997 B1 describes a method and a device for processing metal-bonded non-conductive materials. A workpiece to be machined is first machined with an EDM tool. The gap that is present between the tool and the workpiece is regulated by means of a control circuit according to predetermined target values. After the workpiece has been eroded, the surface quality can be improved by grinding the workpiece with the same tool.

Aus US 4 849 599 A ist eine Vorrichtung zum Abrichten eines Schleifwerkzeugs bekannt. Das Abrichten des Schleifwerkzeugs erfolgt durch eine blockförmige oder scheibenförmige Elektrode, die während des Schleifens das Schleifwerkzeug abrichtet.Out US 4,849,599 A. a device for dressing a grinding tool is known. The grinding tool is dressed by means of a block-shaped or disc-shaped electrode, which trims the grinding tool during grinding.

Bei der aus US 3 122 628 A bekannten Erodiervorrichtung wird das Erodierwerkzeug während des Erodierens mittels eines Abrichtwerkzeugs mechanisch bearbeitet. Das Abrichtwerkzeug wird daher während des Erodierens in Kontakt mit dem sich drehenden Erodierwerkzeug gebracht.At the out US 3 122 628 A Known eroding device, the eroding tool is machined during the eroding by means of a dressing tool. The dressing tool is therefore brought into contact with the rotating eroding tool during erosion.

DE 694 09 732 T2 offenbart ein Schleifverfahren mit elektrolytischem Abrichten. Ein Werkstück wird mit einer elektrisch leitenden Schleifscheibe bearbeitet. Das Abrichten der Schleifscheibe erfolgt mittels einer Abrichtelektrode. Die Position der Oberfläche der Schleifscheibe wird mittels eines Wirbelstromsensors erfasst und das Abrichten abhängig von der gemessenen Position der Schleifscheibenoberfläche gesteuert. DE 694 09 732 T2 discloses a grinding process with electrolytic dressing. A workpiece is processed with an electrically conductive grinding wheel. The grinding wheel is dressed using a dressing electrode. The position of the surface of the grinding wheel is detected by means of an eddy current sensor and the dressing is controlled depending on the measured position of the grinding wheel surface.

Aus US 2 947 121 A ist eine Schleifscheibe und eine Messeinrichtung zur Bestimmung des Schleifscheibendurchmessers bekannt. In der Schleifscheibe ist ein Widerstandselement enthalten. Das Widerstandselement ist mit zwei voneinander getrennten Aluminiumringen elektrisch verbunden. Einer der Ringe ist über die Spindel elektrisch kontaktiert. Der andere Ring ist in Kontakt mit einer Bürste. Mit zunehmendem Verschleiß der Schleifscheibe wird auch die Größe des Widerstandselements verändert, so dass deren Widerstandswert sinkt. Der abnehmende Widerstandswert kann zwischen dem elektrischen Kontakt über die Spindel und dem elektrischen Kontakt über die Bürste erfasst werden. Eine solche Schleifscheibe ist aufwendig und teuer.Out US 2 947 121 A a grinding wheel and a measuring device for determining the grinding wheel diameter are known. A resistance element is contained in the grinding wheel. The resistance element is electrically connected to two separate aluminum rings. One of the rings is electrically contacted via the spindle. The other ring is in contact with a brush. With increasing wear of the grinding wheel, the size of the resistance element is also changed, so that its resistance value drops. The decreasing resistance value can be recorded between the electrical contact via the spindle and the electrical contact via the brush. Such a grinding wheel is complex and expensive.

Ausgehend vom Stand der Technik kann es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen werden, ein Verfahren und eine Schleif- und Erodiermaschine zu schaffen, die eine sehr genaue Bearbeitung eines Werkstücks ermöglicht und insbesondere auch die Bearbeitung von filigranen und komplexen Geometrien an einem Werkstück ermöglicht.Starting from the prior art, it can be considered an object of the present invention to provide a method and a grinding and eroding machine which enables very precise machining of a workpiece and in particular also enables the machining of delicate and complex geometries on a workpiece.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine kombinierte Schleif- und Erodiermaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 13 gelöst.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and a combined grinding and eroding machine with the features of claim 13.

Das Verfahren und die Schleif- und Erodiermaschine sind zur Bearbeitung eines Werkstücks eingerichtet. Bei dem Werkstück handelt es sich insbesondere um ein zu bearbeitendes Werkzeug, beispielsweise einen Bohrer, eine Reibahle, einen Fräser mit oder ohne Wendeschneidplatten, usw. Das Werkstück besteht zumindest teilweise aus harten oder superharten Werkstoffen, wie etwa polykristalliner Diamant(PKD) oder kubisch kristallines Bornitrid (CBN).The method and the grinding and eroding machine are set up for machining a workpiece. The workpiece is in particular a tool to be machined, for example a drill, a reamer, a milling cutter with or without indexable inserts, etc. The workpiece consists at least partially of hard or superhard materials, such as polycrystalline diamond (PCD) or cubic crystalline Boron nitride (CBN).

Zur Bearbeitung des Werkstücks wird ein kombiniertes Schleif- und Erodierwerkzeug verwendet. Mit diesem kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeug wird in einem ersten Schritt durch Erodieren (funkenerosives Abtragen oder Bearbeiten) eine Werkstückbearbeitung durchgeführt, wobei Material vom Werkstück derart abgetragen wird, dass gegenüber dem Sollmaß bzw. der Sollgeometrie ein Aufmaß verbleibt. Dieses kombinierte Schleif- und Erodierwerkzeug wird anschließend dazu verwendet, das Werkstück schleifend zu bearbeiten, um das nach dem Erodieren noch vorhandene Aufmaß zu entfernen und das Istmaß des Werkstücks in Übereinstimmung mit dem Sollmaß zu bringen. Es findet zwischen dem Erodieren und dem anschließenden Schleifen somit kein Werkzeugwechsel statt.A combined grinding and eroding tool is used to machine the workpiece. With this combined grinding and eroding tool, workpiece machining is carried out in a first step by eroding (EDM removal or machining), material being removed from the workpiece in such a way that an oversize remains in relation to the nominal dimension or the nominal geometry. This combined grinding and eroding tool is then used to grind the workpiece in order to remove the oversize that still exists after the eroding and to bring the actual size of the workpiece into line with the nominal size. It takes place there is no tool change between the eroding and the subsequent grinding.

Dadurch, dass sowohl für das Erodieren, als auch für das Schleifen dasselbe Werkzeug verwendet wird, ist nach dem Erodiervorgang die exakte Werkstückgeometrie und insbesondere auch die exakte Geometrie des Schleif- und Erodierwerkzeugs bekannt, vorzugsweise mit einer Genauigkeit von 2 µm. Da dasselbe Schleif- und Erodierwerkzeug zum Erodieren und auch zum anschließenden Schleifen verwendet wird, kann ein sehr exaktes Schleifen erfolgen. Das nach dem Erodieren vorhandene Aufmaß kann sehr gering sein, so dass auch bei sehr harten Werkstoffen des Werkstücks kein übermäßiger Verschleiß am kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeug auftritt. Das Aufmaß und mithin der Materialabtrag beim Schleifen des Werkstücks beträgt vorzugsweise maximal 2 bis 3 µm.Because the same tool is used both for eroding and for grinding, the exact workpiece geometry and in particular also the exact geometry of the grinding and eroding tool is known after the eroding process, preferably with an accuracy of 2 μm. Since the same grinding and eroding tool is used for eroding and also for subsequent grinding, very precise grinding can be carried out. The allowance after eroding can be very small, so that even with very hard materials of the workpiece there is no excessive wear on the combined grinding and eroding tool. The allowance and therefore the material removal when grinding the workpiece is preferably a maximum of 2 to 3 µm.

Durch die Verwendung desselben Werkzeugs zum Erodieren und zum anschließenden Schleifen lassen sich sehr kleine, filigrane Geometrien am Werkstück bearbeiten bzw. erzeugen, wie etwa konkave und/oder konvexe Geometrien mit sehr kleinen Radien. Das kombinierte Schleif- und Erodierwerkzeug kann an seinem Außenumfang eine entsprechende Kontur aufweisen. Beim Schleifen, bei dem das Schleif- und Erodierwerkzeug stark beansprucht werden kann, werden nur geringe Schichtdicken entfernt, so dass die Standzeit des Schleif- und Erodierwerkzeugs lang ist.By using the same tool for eroding and subsequent grinding, very small, filigree geometries can be machined or created on the workpiece, such as concave and / or convex geometries with very small radii. The combined grinding and eroding tool can have a corresponding contour on its outer circumference. When grinding, in which the grinding and eroding tool can be subjected to heavy loads, only small layer thicknesses are removed, so that the service life of the grinding and eroding tool is long.

Dadurch, dass zwischen dem Erodieren und dem Schleifen kein Werkzeugwechsel stattfindet, ist die Außenabmessung des Schleif- und Erodierwerkzeugs nach dem Erodieren und vor dem Schleifen im Wesentlichen unverändert, so dass auch bei einer Bearbeitung des Werkstücks unter einem Anstellwinkel (Neigung der Werkzeuglängsachse gegenüber der Rotationsachse des Schleif- und Erodierwerkzeugs), keine sogenannten Profilverzerrungen auftreten. Wird beispielsweise der Durchmesser der Erodierscheibe gegenüber der Schleifscheibe bei der Werkstückbearbeitung verändert, müssen beim Schleifen andere Relativausrichtungen oder Relativpositionen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück eingestellt werden, als beim Erodieren, beispielsweise bei der Bearbeitung einer Helix (z.B. eines Spiralbohrers als Werkstück). Abhängig von der Geometrie der Erodierscheibe und der Schleifscheibe können dabei Abweichungen auftreten und die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung nimmt ab.Because there is no tool change between eroding and grinding, the external dimensions of the grinding and eroding tool are essentially unchanged after eroding and before grinding, so that even when machining the workpiece at an angle of inclination (inclination of the longitudinal tool axis with respect to the axis of rotation of the grinding and eroding tool), no so-called profile distortions occur. If, for example, the diameter of the eroding wheel is changed compared to the grinding wheel during workpiece machining, different relative orientations or relative positions between the tool and the workpiece must be set when grinding than when eroding, for example when machining a helix (e.g. a twist drill as a workpiece). Depending on the geometry of the eroding wheel and the grinding wheel, deviations can occur and the accuracy of the workpiece machining decreases.

Eine solche Profilverzerrung des herzustellenden Profils am Werkzeug wird erfindungsgemäß vermieden, indem dasselbe Schleif- und Erodierwerkzeug sowohl zum Erodieren, als auch zum anschließenden Schleifen eingesetzt wird. Anhand der Betriebsparameter beim Erodieren (Spannung, Strom, usw.) sind die Position und die Dimension sowohl des Werkstücks, als auch des Schleif- und Erodierwerkzeugs vor dem Schleifen sehr exakt bekannt. Die Schleifbearbeitung erfolgt nicht nur schonend, mit geringem Materialabtrag, sondern auch mit einer hohen Präzision.Such a profile distortion of the profile to be produced on the tool is avoided according to the invention by using the same grinding and eroding tool both for eroding and for subsequent grinding. Based on the operating parameters during eroding (voltage, current, etc.), the position and dimension of both the workpiece and the grinding and eroding tool are known very precisely before grinding. Grinding is not only carried out gently, with low material removal, but also with high precision.

Das Umfangsprofil des kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeugs kann beliebig sein. Vorzugsweise kann am Außenumfang ein Radius von weniger als 1 mm und beispielsweise ein Radius mit 0,5 mm vorhanden sein. Der Radius kann zwei Flächenabschnitte verbinden, zwischen denen ein Winkel von max. 60 Grad eingeschlossen wird.The peripheral profile of the combined grinding and eroding tool can be any. A radius of less than 1 mm and, for example, a radius of 0.5 mm can preferably be present on the outer circumference. The radius can connect two surface sections, between which an angle of max. 60 degrees is included.

Die Schleifbearbeitung kann durch konturparalleles Schleifen, durch Einstechen und/oder eine Kombination davon durchgeführt werden.Grinding can be carried out by grinding parallel to the contour, by grooving and / or a combination thereof.

Es kann vorteilhaft sein, wenn das Schleif- und Erodierwerkzeug nach dem Erodieren und vor dem Schleifen des Werkstücks mittels eines Abrichtwerkzeugs abgerichtet wird. Durch das Abrichten können Geometrieabweichungen der Außenkontur des Schleif- und Erodierwerkzeugs, die beim Erodieren entstanden sind, reduziert oder eliminiert werden, um die Präzision des Schleifens zu erhöhen. Während des Abrichtens wird die Dimension und/oder Konturgeometrie des Schleif- und Erodierwerkzeugs mit hoher Genauigkeit in derselben Aufspannung des Schleif- und Erodierwerkzeugs eingestellt und ist für die nachfolgende Schleifbearbeitung genau vorgegeben und bekannt.It can be advantageous if the grinding and eroding tool is dressed using a dressing tool after the eroding and before the grinding of the workpiece. The dressing can reduce or eliminate geometrical deviations in the outer contour of the grinding and eroding tool, which have arisen during eroding, in order to increase the precision of the grinding. During dressing, the dimension and / or contour geometry of the grinding and eroding tool is set with high accuracy in the same clamping of the grinding and eroding tool and is precisely specified and known for the subsequent grinding process.

Bei dem Abrichtwerkzeug kann es sich beispielsweise um ein Erodierwerkzeug handeln. Das Abrichten erfolgt daher vorzugsweise durch Funkenerosion. Hierfür kann die Schleif- und Erodiermaschine einen Erodiergenerator aufweisen, der sich umpolen lässt, so dass wahlweise das Schleif- und Erodierwerkzeug zur Funkenerosion am Werkstück oder das Abrichtwerkzeug zur Funkenerosion am Schleif- und Erodierwerkzeug verwendet werden kann. Ein solches Abrichten mittels Funkenerosion ist sehr schonend und kann derart ausgeführt werden, dass der Außendurchmesser des Schleif- und Erodierwerkzeugs nur soweit verringert wird, wie es erforderlich ist.The dressing tool can be an eroding tool, for example. The dressing is therefore preferably carried out by spark erosion. For this purpose, the grinding and eroding machine can have an eroding generator which can be reversed, so that either the grinding and eroding tool for spark erosion on the workpiece or the dressing tool for spark erosion on the grinding and eroding tool can be used. Such dressing by means of spark erosion is very gentle and can be carried out in such a way that the outside diameter of the grinding and eroding tool is only reduced as far as is necessary.

Das Erodieren und Schleifen des Werkstücks erfolgt insbesondere in derselben Aufspannung des Schleif- und Erodierwerkzeugs. Das Abrichten des Schleif- und Erodierwerkzeugs erfolgt bevorzugt in derselben Aufspannung, wie das Erodieren und Schleifen des Werkstücks. Auch durch diese Maßnahme kann die Genauigkeit beim Schleifen des Werkstücks erhöht werden.The workpiece is eroded and ground in particular in the same clamping of the grinding and eroding tool. The dressing of the grinding and eroding tool is preferably carried out in the same setting as the eroding and grinding of the workpiece. This measure can also increase the accuracy when grinding the workpiece.

Das Werkstück wird vorzugsweise in einer einzigen Aufspannung bearbeitet.The workpiece is preferably machined in a single setup.

Das Schleifen des Werkstücks kann in einem oder auch in mehreren Durchgängen erfolgen. Wenn mehrere Schleifdurchgänge ausgeführt werden, wird bei jedem Durchgang ein Teil des nach dem Erodieren noch vorhandenen Aufmaßes abgetragen. The workpiece can be ground in one or more passes. If several grinding passes are carried out, part of the oversize that is still present after the erosion is removed in each pass.

Das Schleifen des Werkstücks kann auch durch ein Pendelschleifen erfolgen, bei dem das Werkzeug relativ zum Werkstück quer zu einer Vorschubrichtung pendelnd bewegt wird. Durch das Pendeln lässt sich der Verschleiß des Schleif- und Erodierwerkzeugs verringern.The workpiece can also be ground by a pendulum grinding, in which the tool is moved in an oscillating manner relative to the workpiece transversely to a feed direction. The oscillation reduces wear on the grinding and eroding tools.

Die Außenabmessung des Schleif- und Erodierwerkzeugs wird während der Schleifbearbeitung des Werkstücks ermittelt. Hierfür kann eine Messeinrichtung vorhanden sein. Die Messeinrichtung ermittelt die Außenabmessung elektrisch durch Auswertung einer Spannung und/oder eines Stromes zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug und dem Werkstück.The outside dimension of the grinding and eroding tool is determined during the grinding of the workpiece. A measuring device can be provided for this. The measuring device determines the external dimension electrically by evaluating a voltage and / or a current between the grinding and eroding tool and the workpiece.

Wenn die Außenabmessung des Schleif- und Erodierwerkzeugs sich ändert oder von einer Sollabmessung abweicht, kann eine solche Abweichung durch Anpassung der Zustellung regelungstechnisch kompensiert werden. Erfindungsgemäß werden während der Schleifbearbeitung des Werkstücks abhängig von elektrischen Messgrößen an dem Schleif- und Erodierwerkzeug und/oder an dem Werkstück erfasst und zur Ermittlung der Außenabmessung verwendet. Es wird außerdem eine Kompensation durch eine Anpassung der Position und/der Ausrichtung des Schleif- und Erodierwerkzeugs relativ zum Werkstück während der Schleifbearbeitung durchgeführt.If the external dimension of the grinding and eroding tool changes or deviates from a target dimension, such a deviation can be compensated for by the control technology by adapting the infeed. According to the invention, the grinding and eroding tool and / or the workpiece are detected and used to determine the external dimension during grinding of the workpiece, depending on electrical measurement variables. Compensation is also carried out by adapting the position and / or the orientation of the grinding and eroding tool relative to the workpiece during grinding.

Vor der Bearbeitung mit dem kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeug kann das Werkstück sozusagen in einem Vorbearbeitungsverfahren durch ein weiteres Bearbeitungswerkzeug in einem vorbearbeitet werden (z.B. Schruppbearbeitung). Bei dem weiteren Bearbeitungswerkzeug kann es sich um ein Erodierwerkzeug handeln, so dass im Vorbearbeitungsverfahren Material vom Werkstück durch Erodieren abgetragen wird.Before machining with the combined grinding and eroding tool, the workpiece can be pre-machined in a pre-machining process by another machining tool (e.g. roughing). The further machining tool can be an eroding tool, so that material is removed from the workpiece by eroding in the pre-machining process.

Während der Schleifbearbeitung des Werkstücks kann zusätzlich unterstützend eine Erodierbearbeitung des Werkstücks ausgeführt werden. Dazu wird zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug und dem Werkstück eine entsprechende Erodierspannung zum funkenerosiven Abtragen angelegt. Zur Funkenbildung muss beim Schleifen die elektrische relativ niederohmige Verbindung zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug und dem Werkstück unterbrochen werden. Wenn das Schleifen beispielsweise wiederholtes Zustellen und Entfernen des Schleif- und Erodierwerkzeugs vom Werkstück durchgeführt wird, bildet sich eine Funkenstrecke, um ein Erodieren zu ermöglichen. Um eine Funkenbildung zu erreichen, kann das Schleif- und Erodierwerkzeug beispielsweise auch am Umfang verteilt angeordnete elektrisch nicht leitfähige Bereiche aufweisen. Wenn ein solcher Bereich in Kontakt mit dem Werkstück gelangt, wird die elektrische Verbindung zwischen dem am Werkstück anliegenden Schleif- und Erodierwerkzeug und dem Werkstück unterbrochen, so dass sich ein Funkenüberschlag zum Erodieren ausbilden kann.During the grinding of the workpiece, EDM machining of the workpiece can also be carried out as a support. For this purpose, an appropriate eroding voltage is applied between the grinding and eroding tool and the workpiece for spark erosion removal. To create sparks, the electrical, relatively low-resistance connection between the grinding and eroding tool and the workpiece must be interrupted during grinding. If the grinding is carried out, for example, repeated feeding and removal of the grinding and eroding tool from the workpiece, a spark gap is formed in order to allow eroding. In order to achieve sparking, the grinding and eroding tool can also have electrically non-conductive areas distributed around the circumference, for example. When such an area comes into contact with the workpiece, the electrical connection between the grinding and eroding tool resting on the workpiece and the workpiece is interrupted, so that a sparkover can form for eroding.

Die Polung der Erodierspannung ist vorzugsweise umschaltbar. Wie bereits erläutert, kann dadurch ein Materialabtrag am Schleif- und Erodierwerkzeug erfolgen, beispielsweise während des Abrichtens. Das Umschalten der Polung kann auch während der Bearbeitung des Werkstücks erfolgen, beispielsweise um das Werkzeug nachzuschärfen. Dabei dient dann das Werkstück sozusagen als Erodierelektrode.The polarity of the eroding voltage is preferably switchable. As already explained, material can be removed from the grinding and eroding tool, for example during dressing. The polarity can also be switched during the machining of the workpiece, for example to re-sharpen the tool. The workpiece then serves as an eroding electrode, so to speak.

Das Schleif- und Erodierwerkzeug hat beim Ausführungsbeispiel eine elektrisch leitende Matrix, in der Schleifmittelpartikel eingebunden sind. Die Schleifmittelpartikel sind aus einem harten oder superharten Werkstoff, beispielsweise Diamant, polykristalliner Diamant (PKD), Edelkorrund, Siliziumkarbid, kubisch kristallines Bornitrid (CBN), usw.In the exemplary embodiment, the grinding and eroding tool has an electrically conductive matrix in which abrasive particles are incorporated. The abrasive particles are made of a hard or superhard material, for example diamond, polycrystalline diamond (PCD), noble corundum, silicon carbide, cubic crystalline boron nitride (CBN), etc.

Eine erfindungsgemäße Schleif- und Erodiermaschine weist eine Steuereinrichtung auf. Das kombinierte Schleif- und Erodierwerkzeug und/oder eine Werkstückspanneinrichtung zum Einspannen des Werkstücks ist mittels einer durch die Steuereinrichtung ansteuerbaren Achsanordnung bewegbar. Auf diese Weise kann mittels der Achsanordnung die Ausrichtung und Position des Schleif- und Erodierwerkzeugs relativ zum Werkstück eingestellt und geändert werden. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, das vorstehend erläuterte Verfahren auszuführen und zu steuern.A grinding and eroding machine according to the invention has a control device. The combined grinding and eroding tool and / or a workpiece clamping device for clamping the workpiece can be moved by means of an axis arrangement which can be controlled by the control device. In this way, the alignment and position of the grinding and eroding tool relative to the workpiece can be adjusted and changed by means of the axis arrangement. The control device is set up to execute and control the method explained above.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung einer Schleif- und Erodiermaschine gemäß eines Ausführungsbeispiels,
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines kombinierten Schleif- und Erodierwerkzeugs in einer Seitenansicht entlang einer Drehachse beim Erodieren des Werkstücks,
3 eine schematische Darstellung des Schleif- und Erodierwerkzeugs aus 2 in einer Ansicht rechtwinklig zur Drehachse beim Abrichten mit einem Abrichtwerkzeug,
4 das Schleif- und Erodierwerkzeug aus den 2 und 3 in einer Seitenansicht entlang der Drehachse beim Schleifen des Werkstücks,
5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Schleif- und Erodierwerkzeugs in einer Seitenansicht entlang der Drehachse und
6 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Advantageous embodiments of the invention result from the dependent patent claims, the description and the drawings. Preferred exemplary embodiments of the invention are explained in detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 1 shows a schematic illustration, similar to a block diagram, of a grinding and eroding machine according to an exemplary embodiment,
2 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a combined grinding and eroding tool in a side view along an axis of rotation when eroding the workpiece,
3 a schematic representation of the grinding and eroding tool 2 in a view perpendicular to the axis of rotation when dressing with a dressing tool,
4 the grinding and eroding tool from the 2 and 3 in a side view along the axis of rotation when grinding the workpiece,
5 a schematic representation of another embodiment of a grinding and eroding tool in a side view along the axis of rotation and
6 a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.

In 1 ist eine Schleif- und Erodiermaschine 10 stark vereinfacht, schematisch in einem Blockschaltbild veranschaulicht. Die Schleif- und Erodiermaschine 10 weist eine Achsanordnung 11 auf, die wenigstens eine und vorzugsweise mehrere translatorische und/oder rotatorische Maschinenachsen enthält. Über die Achsanordnung 11 wird wenigstens ein kombiniertes Schleif- und Erodierwerkzeug 12 und gegebenenfalls wenigstens ein weiteres Bearbeitungswerkzeug 13 relativ zu einem Werkstück 14 bewegt und ausgerichtet. Das Werkstück 14 ist in einer Werkstückspanneinrichtung 15 eingespannt.In 1 is a grinding and eroding machine 10 greatly simplified, illustrated schematically in a block diagram. The grinding and eroding machine 10 has an axis arrangement 11 on which contains at least one and preferably a plurality of translatory and / or rotary machine axes. About the axis arrangement 11 becomes at least one combined grinding and eroding tool 12 and optionally at least one other processing tool 13 relative to a workpiece 14 moved and aligned. The workpiece 14 is in a workpiece clamping device 15 clamped.

Zur Positionierung und Ausrichtung des wenigstens einen Werkzeugs 12, 13 relativ zum Werkstück 14 kann das wenigstens eine Werkzeug 12, 13 und/oder die Werkstückspanneinrichtung 15 über die Achsanordnung 11 bewegt werden. Welche der Maschinenachsen für die Bewegung des wenigstens einen Werkzeugs 12, 13 und/oder für die Bewegung der Werkstückspanneinrichtung 15 verwendet wird, hängt von den konkreten Ausführungen der Schleif- und Erodiermaschine 10 ab und kann variieren. Die Achsanordnung 11 weist beispielsweise bis zu sechs Maschinenachsen auf und beispielsgemäß bis zu drei tanslatorische Maschinenachsen x, y, z und bis zu drei rotatorische Maschinenachsen rx, ry, rz.For positioning and aligning the at least one tool 12 . 13 relative to the workpiece 14 can do at least one tool 12 . 13 and / or the workpiece clamping device 15 about the axis arrangement 11 be moved. Which of the machine axes for the movement of the at least one tool 12 . 13 and / or for the movement of the workpiece clamping device 15 used depends on the specific versions of the grinding and eroding machine 10 and can vary. The axis arrangement 11 has, for example, up to six machine axes and, according to the example, up to three translatory machine axes x, y, z and up to three rotary machine axes rx, ry, rz.

Das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 und das wenigstens eine weitere Bearbeitungswerkzeug 13 sind beispielsgemäß an einer gemeinsamen Maschinenspindel 16 angeordnet, die mittels der Achsanordnung 11 translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar und positionierbar ist. Über die Maschinenspindel 16 können die Werkzeuge 12, 13 um eine Drehachse D angetrieben werden. Wenn mit einem Werkzeug 12, 13 eine Schleifbearbeitung stattfindet, wird das betreffende Werkzeug 12, 13 um die Drehachse D angetrieben. Beim Erodieren mit einem Werkzeug 12, 13 kann es um die Drehachse D drehend angetrieben werden oder stillstehen.The grinding and eroding tool 12 and the at least one further processing tool 13 are, for example, on a common machine spindle 16 arranged by means of the axis arrangement 11 is translatory and / or rotationally movable and positionable. Via the machine spindle 16 can use the tools 12 . 13 about an axis of rotation D are driven. If with a tool 12 . 13 grinding processing takes place, the tool in question 12 . 13 around the axis of rotation D driven. When eroding with a tool 12 . 13 it can about the axis of rotation D are driven in rotation or stand still.

Die Schleif- und Erodiermaschine 10 hat eine Steuereinrichtung 20. Die Steuereinrichtung 20 steuert die Achsanordnung 11 an. Sie steuert auch einen nicht dargestellten Motor der Maschinenspindel 16 an, um die Werkzeuge 12, 13 gegebenenfalls rotierend anzutreiben. Die Steuereinrichtung 20 ist außerdem mit einer Bedienerschnittstelle 21 kommunikationsverbunden, über die eine Bedienperson Eingaben vornehmen und an die Steuereinrichtung 20 übermitteln kann. Die Steuereinrichtung 20 kann über die Bedienerschnittstelle 21 Informationen an die Bedienperson ausgeben. Die Bedienerschnittstelle 21 kann beliebige Ein- und/oder Ausgabemittel aufweisen, beispielsweise einen berührungsempfindlichen Bildschirm.The grinding and eroding machine 10 has a control device 20 , The control device 20 controls the axis arrangement 11 on. It also controls a machine spindle motor, not shown 16 at the tools 12 . 13 if necessary to drive rotating. The control device 20 is also with an operator interface 21 communication-linked, via which an operator makes inputs and to the control device 20 can transmit. The control device 20 can be done through the operator interface 21 Output information to the operator. The operator interface 21 can have any input and / or output means, for example a touch-sensitive screen.

Die Schleif- und Erodiermaschine hat außerdem einen Erodiergenerator 22. Der Erodiergenerator erzeugt eine Erodierspannung zwischen einem als Erodierwerkzeug ausgeführten Werkzeug 12, 13 und dem Werkstück 14. Durch Funkenüberschlag kann Material am Werkstück 14 abgetragen werden. The grinding and eroding machine also has an eroding generator 22 , The eroding generator generates an eroding voltage between a tool designed as an eroding tool 12 . 13 and the workpiece 14 , Arcing can result in material on the workpiece 14 be removed.

Die Schleif- und Erodiermaschine 10 weist außerdem ein Abrichtwerkzeug 23 auf, das beim Ausführungsbeispiel durch eine Erodierelektrode 24 gebildet ist. Über den Erodiergenerator 22 kann zwischen der Erodierelektrode 24 und einem Werkzeug 12, 13 der Schleif- und Erodiermaschine 10 eine Erodierspannung angelegt werden, um Material am betreffenden Werkzeug 12, 13 abzutragen. Das betreffende Werkzeug 12, 13 kann auf diese Weise abgerichtet und an eine vorgegebene Sollgeometrie angepasst werden.The grinding and eroding machine 10 also has a dressing tool 23 on that in the embodiment by an eroding electrode 24 is formed. About the EDM generator 22 can be between the eroding electrode 24 and a tool 12 . 13 the grinding and eroding machine 10 an eroding voltage is applied to material on the tool in question 12 . 13 ablate. The tool in question 12 . 13 can be dressed in this way and adapted to a specified target geometry.

Abhängig davon, ob an einem Werkstück 14 oder an einem Werkzeug 12, 13 Material abgetragen werden soll, kann die Erodierspannung durch den Erodiergenerator 22 umgepolt werden. Die Steuereinrichtung 20 kann den Erodiergenerator 22 zum Anlegen der gewünschten Erodierspannung und der gewünschten Polung der Erodierspannung ansteuern.Depending on whether on a workpiece 14 or on a tool 12 . 13 The eroding voltage can be removed by the eroding generator 22 be reversed. The control device 20 can use the EDM generator 22 Control to apply the desired eroding voltage and the desired polarity of the eroding voltage.

Die Steuereinrichtung 20 kann den Erodiergenerator 22 oder eine vom Erodiergenerator 22 unabhängige zusätzliche Strom- und/oder Spannungsquelle ansteuern, um zu Messzwecken zwischen dem Werkzeug 12, 13 und dem Werkstück 14 eine Spannung anzulegen bzw. einen Stromfluss zu erzeugen.The control device 20 can use the EDM generator 22 or one from the EDM generator 22 Control independent additional current and / or voltage source in order to measure between the tool 12 . 13 and the workpiece 14 to apply a voltage or to generate a current flow.

Durch Auswerten wenigstens einer elektrischen Messgröße kann anhand der aktuellen Relativposition zwischen dem Werkzeug 12, 13 und dem Werkstück 14 eine Abmessung des Werkstücks 14 vor und/oder während der Bearbeitung ermittelt werden. Das kann beispielsweise durch Anlegen einer Messspannung zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug erfolgen, wobei bei einem Kontakt ein Strom fließt, der gemessen werden kann. Auch kann durch Auswerten wenigstens einer elektrischen Größe beim Erodieren die Position und mithin die Geometrie des Werkstücks 14 ermittelt werden.By evaluating at least one electrical measurement variable based on the current relative position between the tool 12 . 13 and the workpiece 14 a dimension of the workpiece 14 be determined before and / or during processing. This can be done, for example, by applying a measuring voltage between the grinding and eroding tool, a current flowing at a contact that can be measured. The position and thus the geometry of the workpiece can also be evaluated by evaluating at least one electrical variable during eroding 14 be determined.

Die Schleif- und Erodiermaschine 10 weist erfindungsgemäß eine Messeinrichtung 25 auf die ein entsprechendes elektrisches Messmittel 26 zur Messung einer Spannung und/oder eines Stromes aufweist. Das elektrische Messmittel 26 kann stationär bezüglich der Maschinenbasis angeordnet und optional Bestandteil der Steuereinrichtung 20 und/oder des Erodiergenerators 22 sein. Zu der Messeinrichtung 25 können auch andere Messmittel gehören, wie zum Beispiel ein taktiles Messmittel 27 und/oder ein optisches Messmittel 28.The grinding and eroding machine 10 has a measuring device according to the invention 25 on the corresponding electrical measuring equipment 26 to Has measurement of a voltage and / or a current. The electrical measuring device 26 can be arranged stationary with respect to the machine base and optionally part of the control device 20 and / or the eroding generator 22 his. To the measuring device 25 can also include other measuring devices, such as a tactile measuring device 27 and / or an optical measuring device 28 ,

Mittels der Messeinrichtung 25 wird die Außenabmessung des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 exakt bestimmt. Dies kann vor und/oder während der Bearbeitung des Werkstücks 14 erfolgen. Veränderungen in der Außenabmessung können durch die Steuereinrichtung 20 kompensiert werden. Die Messeinrichtung 25 und die Steuereinrichtung 20 sind kommunikationsverbunden. Abhängig von der Art der Ausführung der Messeinrichtung 25 kann diese über die Achsanordnung 11 bewegbar und/oder ausrichtbar sein, beispielsweise wenn sie ein taktiles Messmittel 27 und/oder ein optisches Messmittel 28 aufweist.By means of the measuring device 25 becomes the outside dimension of the grinding and eroding tool 12 exactly determined. This can be done before and / or during the machining of the workpiece 14 respectively. Changes in the external dimensions can be made by the control device 20 be compensated. The measuring device 25 and the control device 20 are communicative. Depending on the type of execution of the measuring device 25 can this via the axis arrangement 11 be movable and / or alignable, for example if they are a tactile measuring device 27 and / or an optical measuring device 28 having.

In den 2 bis 4 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Schleif- und Erodierwerkzeugs veranschaulicht. Das Schleif- und Erodierwerkzeug hat eine elektrisch leitende Matrix 31, in die Schleifmittelpartikel 32 eingebunden sind (2). Die Matrix 31 mit den darin eingebundenen Schleifmittelpartikeln 32 ist in den 1 bis 5 schematisch durch die punktierte Fläche des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 veranschaulicht. In dem schematisch vergrößerten Ausschnitt in 2 ist die elektrisch leitende Matrix 31 durch eine Kreuzschraffur symbolisiert. Die Schleifmittelpartikel 32 können aus Diamant, polykristallinem Diamant (PKD), kubisch kristallinem Bornitrid (CBN), Edelkorund, Siliziumkarbid oder einem anderen oder superharten Werkstoff hergestellt sein.In the 2 to 4 an embodiment of a grinding and eroding tool is schematically illustrated. The grinding and eroding tool has an electrically conductive matrix 31 , in the abrasive particles 32 are involved ( 2 ). The matrix 31 with the abrasive particles embedded in it 32 is in the 1 to 5 schematically through the dotted surface of the grinding and eroding tool 12 illustrated. In the schematically enlarged section in 2 is the electrically conductive matrix 31 symbolized by cross hatching. The abrasive particles 32 can be made from diamond, polycrystalline diamond (PCD), cubic crystalline boron nitride (CBN), corundum, silicon carbide or another or super hard material.

Bei dem zu bearbeitenden Werkstück 14 handelt es sich beispielsgemäß ebenfalls um ein Werkzeug, das ganz oder teilweise aus einem harten oder superharten Werkstoff hergestellt ist, der einem der Werkstoffe entsprechen kann, aus denen auch die Schleifmittelpartikel 32 bestehen. Bei dem Werkzeug kann es sich um einen Bohrer, einen Fräser mit oder Schneidplatten, eine Reibahle usw. handeln.For the workpiece to be machined 14 it is also, for example, a tool that is made entirely or partially of a hard or superhard material that can correspond to one of the materials that make up the abrasive particles 32 consist. The tool can be a drill, a router with or inserts, a reamer, etc.

Das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 verjüngt sich - beispielsgemäß symmetrisch zu einer Radialmittelebene - radial zu der Drehachse D nach außen, zumindest in einem Umfangsbereich. Am Außenumfang kann es einen Radius R aufweisen, der vorzugsweise kleiner ist als 1,0 mm und weiter vorzugsweise maximal 0,5 mm beträgt. An den Radius können sich zwei relativ zueinander geneigt verlaufende Außenflächen 33, 34 des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 anschließen, die jeweils die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes aufweisen und zwischen denen ein Winkel α eingeschlossen ist, der beispielsgemäß maximal 60° beträgt. Die Kontur dieses Umfangsbereichs des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 kann abhängig von der Anwendung auch anders ausgestaltet sein. Es lassen sich kleine Radien R und betragsmäßig kleine Winkel α verwenden, so dass Werkstücke 14 mit sehr filigranen Geometrien, beispielsweise Spiralbohrer kleinen Durchmessers oder Fräswerkzeuge mit kleinen konvexen und/oder konkaven Bereichen, sehr genau bearbeiten.The grinding and eroding tool 12 tapers - for example symmetrically to a radial center plane - radially to the axis of rotation D to the outside, at least in a peripheral area. On the outer circumference there can be a radius R have, which is preferably less than 1.0 mm and more preferably a maximum of 0.5 mm. Two outer surfaces that are inclined relative to one another can be attached to the radius 33 . 34 of the grinding and eroding tool 12 connect, each having the shape of the lateral surface of a truncated cone and between them an angle α included, which according to the example is a maximum of 60 °. The contour of this peripheral area of the grinding and eroding tool 12 can also be designed differently depending on the application. There are small radii R and small angles in terms of amount α use so that workpieces 14 with very filigree geometries, for example twist drills of small diameter or milling tools with small convex and / or concave areas, very precisely.

Anhand der 2 bis 4 in Verbindung mit der 6 wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens nachfolgend erläutert, das mit der vorstehend beschriebenen Schleif- und Erodiermaschine 10 ausgeführt werden kann.Based on 2 to 4 in connection with the 6 A preferred exemplary embodiment of a method is explained below using the grinding and eroding machine described above 10 can be executed.

Das Verfahren wird im Block S gestartet. Anschließend wird in einem ersten Verfahrensschritt V1 ein Vorbearbeitungsverfahren mit dem als Erodierwerkzeug ausgeführten Bearbeitungswerkzeug 13 durchgeführt. Dabei wird das Werkstück 14 materialabtragend mit einer relativ großen Materialabtragsrate bearbeitet, sozusagen in einem Schruppprozess. Bei diesem Vorbearbeitungsverfahren kann das Werkstück 14 in einem oder in mehreren Durchgängen durch Erodieren bzw. funkenerosives Abtragen bearbeitet werden. Die Steuereinrichtung legt über den Erodiergenerator 22 eine Erodierspannung zwischen dem Erodierwerkzeug 13 und dem Werkstück 14 an. Gleichzeitig wird das Erodierwerkzeug 13 und das Werkstück 14 relativ zueinander bewegt, so dass eine der am Werkstück 14 herzustellenden Istkontur angenäherte Kontur mit einem ersten Aufmaß verbleibt.The procedure is in block S started. Then in a first step V1 a pre-processing method with the machining tool designed as an eroding tool 13 carried out. The workpiece 14 machined with a relatively high material removal rate, so to speak in a roughing process. With this preprocessing process, the workpiece can 14 can be machined in one or more passes by erosion or spark erosion. The control device overlays the EDM generator 22 an eroding voltage between the eroding tool 13 and the workpiece 14 on. At the same time, the eroding tool 13 and the workpiece 14 moved relative to each other so that one of the on the workpiece 14 approximate contour to be produced with a first measurement remains.

Während des Vorbearbeitungsverfahrens im ersten Verfahrensschritt V1 kann das Erodierwerkzeug 13 mittels des Abrichtwerkzeugs 23 nach einem oder mehreren Durchgängen der Erodierbearbeitung abgerichtet werden. Gegebenenfalls kann die Außenabmessung und die Geometrie des Erodierwerkzeugs 13 über die Messeinrichtung 25 ermittelt werden und ein entsprechendes Abrichten erfolgen. Bei dem Abrichten kann die Elektrode 24 verwendet werden, wobei der Erodiergenerator 22 eine entsprechend umgepolte Erodierspannung zwischen der Erodierelektrode 24 und dem Erodierwerkzeug 13 anliegt, so dass Material hauptsächlich am Erodierwerkzeug 13 abgetragen wird. Anstelle der Elektrode 24 kann auch ein anderes Abrichtwerkzeug, wie etwa ein Drehmeißel verwendet werden.During the preprocessing process in the first process step V1 can use the EDM tool 13 using the dressing tool 23 after one or more passes of EDM machining. If necessary, the outer dimensions and the geometry of the erosion tool 13 via the measuring device 25 are determined and a corresponding dressing is carried out. When dressing, the electrode 24 are used, the eroding generator 22 a correspondingly reversed eroding voltage between the eroding electrode 24 and the EDM tool 13 so that material is mainly on the EDM tool 13 is removed. Instead of the electrode 24 another dressing tool, such as a lathe tool, may also be used.

Nachdem das Vorbearbeitungsverfahren abgeschlossen ist, wird in einem zweiten Verfahrensschritt V2 das Werkzeug gewechselt, mit dem das Werkstück 14 in derselben Aufspannung weiter bearbeitet wird. Für die nachfolgende Bearbeitung wird vorzugsweise ausschließlich das kombinierte Schleif- und Erodierwerkzeug 12 verwendet.After the preprocessing process is completed, a second process step V2 changed the tool with which the workpiece 14 processed in the same setting. Only the combined grinding and eroding tool is preferred for the subsequent machining 12 used.

In einem dritten Verfahrensschritt V3 wird das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 dazu verwendet, durch Erodieren Material am Werkstück 14 abzutragen. Dabei kann das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 um die Drehachse D angetrieben werden oder alternativ stillstehen. Das Erodieren im dritten Verfahrensschritt V3 kann analog zum Vorbearbeitungsverfahren in einem oder mehreren Durchgängen erfolgen. Zwischen mehreren Durchgängen beim Erodierbearbeiten des Werkstücks 14 oder nach Abschluss des Erodierens im dritten Verfahrensschritt V3 kann das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 mittels der Messeinrichtung 25 in einem optionalen vierten Verfahrensschritt gemessen und bei Vorliegen einer Abweichung von einer gewünschten Kontur mittels des Abrichtwerkzeugs 23 abgerichtet werden. Wie es vorstehend im Zusammenhang mit dem Bearbeitungswerkzeug 13 beschrieben wurde, erfolgt das Abrichten bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Erodierelektrode 24 wobei der Erodiergenerator 22 eine entsprechende Erodierspannung zwischen der Erodierelektrode 24 und dem Schleif- und Erodierwerkzeug 12 derart anlegt, so dass hauptsächlich Material von dem Schleif- und Erodierwerkzeug 12 abgetragen wird. Das Abrichten erfolgt mit geringstmöglichem Materialabtrag. In a third step V3 becomes the grinding and eroding tool 12 used to erode material on the workpiece 14 ablate. The grinding and eroding tool can be used 12 around the axis of rotation D are driven or alternatively stand still. Eroding in the third step V3 can be done in one or more passes analogous to the preprocessing process. Between several passes when machining the workpiece 14 or after the erosion is completed in the third process step V3 can use the grinding and eroding tool 12 by means of the measuring device 25 measured in an optional fourth method step and if there is a deviation from a desired contour using the dressing tool 23 be trained. As mentioned above in connection with the processing tool 13 In the exemplary embodiment described here, the dressing is carried out with the aid of the eroding electrode 24 being the eroding generator 22 a corresponding eroding voltage between the eroding electrode 24 and the grinding and eroding tool 12 creates such that mainly material from the grinding and eroding tool 12 is removed. Dressing is carried out with the least possible material removal.

In derselben Aufspannung des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 sowie des Werkstücks 14 wird anschließend in einem fünften Verfahrensschritt V5 eine Schleifbearbeitung des Werkstücks 14 durch das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 vorgenommen. Die Drehzahl bei der Schleifbearbeitung um die Drehachse D ist größer als bei der Erodierbearbeitung, beispielsweise mindestens um den Faktor 2 bis 5. Nach dem Erodierbearbeiten im dritten Verfahrensschritt V3 verbleibt an dem Werkstück 14 ein zweites Aufmaß gegenüber dem gewünschten Istmaß des Werkstücks 14, wobei das zweite Aufmaß kleiner ist als das erste Aufmaß und beispielsweise maximal 2 bis 3 µm beträgt.In the same setting of the grinding and eroding tool 12 as well as the workpiece 14 is then in a fifth step V5 grinding the workpiece 14 through the grinding and eroding tool 12 performed. The speed during grinding around the axis of rotation D is larger than in EDM machining, for example by at least a factor 2 to 5 , After EDM machining in the third step V3 remains on the workpiece 14 a second oversize compared to the desired actual dimension of the workpiece 14 , wherein the second oversize is smaller than the first oversize and is, for example, a maximum of 2 to 3 microns.

Das zweite Aufmaß wird in dem fünften Verfahrensschritt V5 durch Schleifen entfernt, um das Istmaß mit dem Sollmaß in Übereinstimmung zu bringen. Da für das Erodierbearbeiten und das Schleifbearbeiten in den Verfahrensschritten V3 und V5 dasselbe Schleif- und Erodierwerkzeug 12 in derselben Aufspannung verwendet wird, ist die das zweite Aufmaß aufweisende Außenkontur des Werkstücks 14 und dessen Position relativ zum Schleif- und Erodierwerkzeug 12 nach dem dritten Verfahrensschritt V3 sehr genau bekannt, beispielsweise mit einer Toleranz von maximal 2 µm. Dadurch ist es möglich, beim Schleifbearbeiten des Werkstücks 14 nur wenig Material abzutragen. Mit anderen Worten ist das zweite Aufmaß sehr klein. Dies führt dazu, dass mit filigraden Geometrieen, z.B. sehr kleinen Radien R, des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 gearbeitet werden kann, ohne dass der Verschleiß des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 zu groß wird. Es lassen sich sehr filigrane Bereiche mit kleinen konvexen oder konkaven Radien, Hinterschneidungen oder dergleichen am Werkstück 14 bearbeiten.The second measurement is in the fifth step V5 removed by grinding to bring the actual dimension into line with the target dimension. As for EDM machining and grinding machining in the process steps V3 and V5 the same grinding and eroding tool 12 is used in the same clamping, is the outer contour of the workpiece having the second oversize 14 and its position relative to the grinding and eroding tool 12 after the third step V3 very well known, for example with a maximum tolerance of 2 µm. This makes it possible to grind the workpiece 14 to remove only a little material. In other words, the second measurement is very small. This leads to filigree geometries, eg very small radii R , the grinding and eroding tool 12 can be worked without the wear of the grinding and eroding tool 12 gets too big. There can be very filigree areas with small convex or concave radii, undercuts or the like on the workpiece 14 to edit.

Das Schleifen im fünften Verfahrensschritt V5 kann konturparallel und/oder durch Einstechen erfolgen. Das nach dem Erodierbearbeiten im dritten Verfahrensschritt V3 noch verbleibende zweite Aufmaß kann in einem Schleifdurchgang oder in mehreren aufeinanderfolgenden Schleifdurchgängen entfernt werden.Grinding in the fifth process step V5 can be done parallel to the contour and / or by grooving. After EDM machining in the third step V3 remaining second oversize can be removed in one grinding pass or in several successive grinding passes.

Da das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 eine elektrisch leitende Matrix 31 aufweist, kann über die Steuereinrichtung 20 und eine entsprechend angesteuerte Spannungs- oder Stromquelle eine Spannung zwischen dem Werkstück 14 und dem Schleif- und Erodierwerkzeug 12 angelegt werden. Durch Messung der Spannung und/oder des Stromes und anhand der bekannten Achspositionen der Maschinenachsen der Achsanordnung 11 kann überwacht werden, ob sich die Außenkontur des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 während der Schleifbearbeitung verändert. Wird eine solche Veränderung festgestellt, kann der gewünschte Materialabtrag durch eine entsprechende Nachregelung der Relativposition bzw. Relativausrichtung zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug 12 und dem Werkstück 14 durch Ansteuern der Achsanordnung 11 kompensiert werden. Es ist auch möglich, während der Schleifbearbeitung im fünften Verfahrensschritt V5, insbesondere zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schleifdurchgängen, das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 mittels der Messeinrichtung 25 zu vermessen und gegebenenfalls abzurichten.Because the grinding and eroding tool 12 an electrically conductive matrix 31 has, can via the control device 20 and a correspondingly controlled voltage or current source a voltage between the workpiece 14 and the grinding and eroding tool 12 be created. By measuring the voltage and / or the current and using the known axis positions of the machine axes of the axis arrangement 11 can be monitored whether the outer contour of the grinding and eroding tool 12 changed during grinding. If such a change is ascertained, the desired material removal can be carried out by a corresponding readjustment of the relative position or relative orientation between the grinding and eroding tool 12 and the workpiece 14 by controlling the axis arrangement 11 be compensated. It is also possible during the grinding process in the fifth process step V5 , in particular between two successive grinding passes, the grinding and eroding tool 12 by means of the measuring device 25 to measure and, if necessary, dress.

Die Schleifbearbeitung im fünften Verfahrensschritt V5 kann bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel des Verfahrens durch Funkenerosion unterstützt werden. Hierfür wird eine abgewandelte Ausführungsform des Schleif- und Erodierwerkzeug 12 eingesetzt, die schematisch in 5 veranschaulicht ist. Am Außenumfang ist das Schleif- und Erodierwerkzeug in kreisbogenförmige Bearbeitungsabschnitte unterteilt, in denen die elektrisch leitfähige Matrix 31 mit den darin eingebetteten Schleifmittelpartikeln 32 vorhanden ist. Die Bearbeitungsabschnitte 35 sind elektrisch voneinander isoliert. Hierfür ist jeweils zwischen zwei unmittelbar benachbarten Bearbeitungsabschnitten 35 ein elektrisch nicht leitfähiger Bereich 36 vorhanden. In Umfangsrichtung um die Drehachse D betrachtet, ist die Abmessung des elektrisch nicht leitfähigen Bereichs 36 mindestens so groß wie die Kontaktfläche zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug 12 und dem Werkstück 14 bei der Schleifbearbeitung. Wenn das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 mit einem Bearbeitungsbereich 35 in Kontakt ist mit dem Werkstück 14, kann sich zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug 12 und dem Werkstück 14 keine Funkenentladung ausbilden. Kommt ein elektrisch nicht leitender Bereich 36 mit dem Werkstück 14 in Kontakt, kann eine angelegte Erodierspannung zwischen dem Schleif- und Erodierwerkzeug 12 und dem Werkstück 14 zu einer Funkenbildung zwischen einem benachbarten Bearbeitungsbereich 35 und dem Werkstück 14 führen. Auf diese Weise kann gleichzeitig eine Schleifbearbeitung ausgeführt werden, die durch eine Erodierbearbeitung unterstützt wird. Die Standzeit des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 kann dadurch weiter verlängert werden.Grinding in the fifth step V5 can be supported by spark erosion in a modified embodiment of the method. A modified embodiment of the grinding and eroding tool is used for this 12 used that schematically in 5 is illustrated. On the outer circumference, the grinding and eroding tool is subdivided into arcuate machining sections in which the electrically conductive matrix 31 with the abrasive particles embedded in it 32 is available. The machining sections 35 are electrically isolated from each other. For this, there is between two immediately adjacent processing sections 35 an electrically non-conductive area 36 available. In the circumferential direction around the axis of rotation D considered, is the dimension of the electrically non-conductive area 36 at least as large as the contact area between the grinding and eroding tools 12 and the workpiece 14 during grinding. If the grinding and eroding tool 12 with a machining area 35 is in contact with the workpiece 14 , can be between the grinding and eroding tool 12 and the workpiece 14 no spark discharge. There is an electrically non-conductive area 36 with the workpiece 14 in contact, there can be an applied eroding voltage between the grinding and eroding tool 12 and the workpiece 14 sparking between an adjacent machining area 35 and the workpiece 14 to lead. In this way, grinding machining can be carried out at the same time, which is supported by erosion machining. The service life of the grinding and eroding tool 12 can be extended further.

Alternativ oder zusätzlich zum Ausführungsform des Schleif- und Erodierwerkzeugs 12 aus 5 kann auch wenigstens eine der folgenden Maßnahmen getroffen werden, um das Schleifen zu unterstützen:

- der Erodiergenerator 22 kann einen gepulsten Stromverlauf erzeugen; und/oder
- das Schleif- und Erodierwerkzeug 12 kann wiederholt vom Werkstück 14 weg und an das Werkstück 14 heran bewegt werden, um eine Funkenbildung zu ermöglichen;
- der Erodiergenerator 22 kann einen konstant oder variable geregelten Strom, vorzugsweise Gleichstrom, erzeugen, der ohne Funkenbildung das Schleifen elektrochemisch (anodisch/kathodisch) unterstützt.

Alternatively or in addition to the embodiment of the grinding and eroding tool 12 out 5 At least one of the following measures can be taken to support the grinding:

- the eroding generator 22 can generate a pulsed current waveform; and or
- the grinding and eroding tool 12 can be repeated from the workpiece 14 away and to the workpiece 14 be moved to allow sparking;
- the eroding generator 22 can generate a constant or variable regulated current, preferably direct current, which supports the grinding electrochemically (anodic / cathodic) without sparking.

Nach dem fünften Verfahrensschritt V5 entspricht das Istmaß des Werkstücks 14 - innerhalb der vorgegebenen Genauigkeit - dem Sollmaß und das Verfahren ist abgeschlossen (Ende E).After the fifth step V5 corresponds to the actual dimension of the workpiece 14 - within the specified accuracy - the target size and the procedure is completed (end e ).

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schleif- und Erodiermaschine 10 zur Bearbeitung eines Werkstücks 14. Dabei wird ein kombiniertes Schleif- und Erodierwerkzeug 12 eingesetzt, das in derselben Aufspannung zum Erodieren des Werkstücks 14 und zu einem anschließenden Schleifen des Werkstücks 14 verwendet wird. Nach dem Erodieren verbleibt ein Aufmaß an dem Werkstück 14 gegenüber dem herzustellenden Sollmaß, wobei das Aufmaß an jeder Stelle etwa 2 bis 3 µm beträgt. Dadurch, dass für das Erodieren und das Schleifen dasselbe Schleif- und Erodierwerkzeug 12 in derselben Aufspannung verwendet wird, kann das anschließende Schleifen mit einem sehr geringen Materialabtrag erfolgen. Es können daher sehr filigrane Umfangskonturen des Schleif- und Erodierwerkzeugs eingesetzt und dementsprechend sehr filigrane und komplexe Geometrien am Werkstück 14 erzeugt werden.The invention relates to a method and a grinding and eroding machine 10 for machining a workpiece 14 , A combined grinding and eroding tool is used 12 used in the same clamping for eroding the workpiece 14 and a subsequent grinding of the workpiece 14 is used. After the erosion, an allowance remains on the workpiece 14 compared to the nominal size to be produced, the oversize at each point being approximately 2 to 3 µm. Because the same grinding and eroding tool for eroding and grinding 12 is used in the same setting, the subsequent grinding can be done with very little material removal. It is therefore possible to use very delicate circumferential contours of the grinding and eroding tool and, accordingly, very delicate and complex geometries on the workpiece 14 be generated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Schleif- und ErodiermaschineGrinding and eroding machine
1111: AchsanordnungAxle
1212: Schleif- und ErodierwerkzeugGrinding and eroding tool
1313: Bearbeitungswerkzeugprocessing tool
1414: Werkstückworkpiece
1515: WerkstückspanneinrichtungWorkpiece clamping device
1616: Maschinenspindel machine spindle
2020: Steuereinrichtungcontrol device
2121: BedienerschnittstelleOperator Interface
2222: ErodiergegeratorErodiergegerator
2323: Abrichtwerkzeugdressing tool
2424: Erodierelektrodeeroding
2525: Messeinrichtungmeasuring device
2626: elektrisches Messmittelelectrical measuring equipment
2727: taktiles Messmitteltactile measuring equipment
2828: optisches Messmittel optical measuring equipment
3131: elektrisch leitende Matrixelectrically conductive matrix
3232: SchleifmittelpartikelAbrasive particles
3333: Außenflächeouter surface
3434: Außenflächeouter surface
3535: Bearbeitungsabschnitt machining section
αα: Winkelangle
DD: Drehachseaxis of rotation
Ee: Ende des VerfahrensEnd of procedure
RR: Radiusradius
SS: Start des VerfahrensStart of the process
V1V1: erster Verfahrensschrittfirst process step
V2V2: zweiter Verfahrensschrittsecond process step
V3V3: dritter Verfahrensschrittthird step
V4V4: vierter Verfahrensschrittfourth step
V5V5: fünfter Verfahrensschrittfifth step

Claims

Method for machining a workpiece (14) to be machined in a grinding and eroding machine (10) with a combined grinding and eroding tool (12), comprising the following steps: - Using the combined grinding and eroding tool (12) for eroding the workpiece ( 14), with an oversize remaining compared to the target dimension, - using the combined grinding and eroding tool (12) for grinding the workpiece (14), in order to eliminate the oversize after the eroding and to bring the actual dimension of the workpiece (14) into accordance with the target dimension, - determining the outer dimension of the grinding and eroding tool (12) during the grinding operation of the workpiece (14) electrically by evaluating a voltage and / or a current between the grinding and eroding tool (12) and the workpiece (14).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that compensation is carried out by adapting the position and / or the orientation of the grinding and eroding tool (12) relative to the workpiece (14) during grinding.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the grinding and eroding tool (12) after the eroding and before the grinding of the workpiece (14) is dressed using a dressing tool (23).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the dressing tool (23) is an eroding tool and that the dressing is carried out by spark erosion.

Procedure according to Claim 3 or 4 , characterized in that the dressing of the grinding and eroding tool (12) takes place in the same clamping as the eroding and grinding of the workpiece (14) by means of the grinding and eroding tool (12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece (14) is machined in one setting.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the grinding of the workpiece (14) takes place in one or more passes and, in the case of several passes, part of the oversize present after the eroding is removed in each of the passes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the workpiece (14) is pre-processed by a further machining tool in a pre-machining method before machining with the grinding and eroding tool (12).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at the same time an erosion machining of the workpiece (14) is carried out by means of the grinding and eroding tool (12) during the grinding process.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the grinding and eroding tool (12) has electrically non-conductive areas (36) distributed around the circumference.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the polarity of the eroding voltage can be switched between the grinding and eroding tool (12) and the workpiece (14).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the grinding and eroding tool (12) has an electrically conductive matrix (31) in which abrasive particles (32) are integrated.

Grinding and eroding machine (10), with a control device (20), with a combined grinding and eroding tool (12), with an axis arrangement (11) which can be controlled by the control device (20) for positioning and moving the grinding and eroding tool (12) and / or the workpiece (14) to be machined, the control device (20) being set up to carry out the method according to one of the preceding claims.