DE1812312A1

DE1812312A1 - Methods and tools for external cylindrical machining, especially by electrolytic grinding

Info

Publication number: DE1812312A1
Application number: DE19681812312
Authority: DE
Inventors: Gogoll Dipl-Ing Klaus-Dieter; Hartmut Zschocke
Original assignee: Technische Hochschule Karl-Marx-Stadt
Current assignee: Technische Hochschule Karl-Marx-Stadt
Priority date: 1967-12-15
Filing date: 1968-12-03
Publication date: 1970-02-26

Description

Verfahren und Werkzeuge zur Außenrundbearbeitung, insbesondere durch elektrolytisches Schleifen Die Bindung betrifft Verfahren und Werkzeuge zur Außenrundbearbeitung, insbesondere durch elektrolytisches Schleifen, vorzugsweise kurzer Werkstücke aus mechanisch schwer bearbeitbaren Werkstoffen, wie s.B. Hartmetalle. Methods and tools for external cylindrical machining, in particular by Electrolytic grinding The bond relates to processes and tools for external cylindrical machining, in particular by electrolytic grinding, preferably short workpieces mechanically difficult to machine materials, such as s.B. Hard metals.

Die allgemein bekannten Verfahren zur Außenrundbearbeitung durch Schleifen - das Rundschleifen mit dem Umfang eines umlaufenden Werkzeuges und du Außen-Ziehschleifen - zeigen besonders bei der Zerspanung hochfester Werkstoffe erhebliche Mängel bezüglich der erreichbaren Abtragleistungen und Werkzeugstandzeiten, so daß die konventionelle Fertigbearbeitung oftmals unwirtschaftlich wird. Weiterhin bringen die Eingriffsverhältnisse speziell beim Rundschleifen wegen der sehr eng begrenzten Wärmeentstehungszonen die Gefahr von Schleifrißbildung und lokaler Gefügeumwandlung mit sich, ganz abgesehen davon, daß die erreichbare Oberflächengenauigkeit auf Grund der entgegengesetzten Krümmungsrichtungen von Werkstückoberfläche und Werkzeugwirkfläche begrenzt ist.The well-known processes for external cylindrical machining by grinding - cylindrical grinding with the circumference of a rotating tool and external draw grinding - show considerable deficiencies in terms of machining high-strength materials in particular the achievable removal rates and tool life, so that the conventional Finishing often becomes uneconomical. Furthermore bring the engagement conditions especially with cylindrical grinding because of the very narrowly defined heat generation zones apart from the risk of grinding crack formation and local structural transformation with it from the fact that the achievable surface accuracy due to the opposite Curvature directions of the workpiece surface and the effective tool surface is limited.

Auf der Suche nach neuartigen Verfahren und Werkzeugen mir Beseitigung der genannten Mängel bietet sich speziell rGr hochfeste Werkstoffe der elektrochemisch. Abtragmechanismus mit den hier als bekannt vorausgesetzten Eigenschaften und Vorteilen an. In diesem Zusammenhang ist ein elektrochemisches Außenrundschleifverfahren mit Umfangsschleifscheibe bekannt geworden, das eber auf Grund der im Vergleich zum technischen Aufwand nur geringen elektrochemischen Abtragleistung keine weitere praktische Anwendung gefunden hat.Looking for new methods and tools for elimination The above-mentioned shortcomings are particularly suitable for high-strength rGr Materials the electrochemical. Removal mechanism with what is assumed to be known here Features and Benefits. In this context is an electrochemical External cylindrical grinding process with peripheral grinding wheel has become known, the boar on Reason for the low electrochemical removal rate compared to the technical effort has found no further practical application.

Die Abtragleistung des elektrochemischen Verfahrens allgemein wächst proportional mit der Größe der Stromwirkungsfläche, und so hat es auch in der Außenrundbearbeitung bisher nicht an Versuchen gefehlt, in dieser Richtung günstigere Verhältnisse zu schaffen.The removal rate of the electrochemical process increases in general proportional to the size of the current effective area, and so it has also in external round machining So far there have been no lack of attempts to achieve more favorable conditions in this direction create.

Das Grundprinzip der davon ausgehenden Verfahrensentwicklungen, die bisher bekannt geworden sind, beruht auf der Schaffung einer entsprechend großen Werkzeugwirkfläche durch Einsatz einer stationären Werkzeugelektrode an der Bearbeitungsstelle für die rein elektrochemische Abtragwirkung. Der erforderliche mechanische Abtraganteil a umlaufenden Werkstück wird hier weiterhin mit einem konventionellen Schleifwerkzeug in Form z.B. einer Umfangsschleifscheibe oder eines Ziehschleifsteines unsittelbar nach dem elektrochemischen Abtragvorgang und unabhängig von diesem realisiert, wobei sich das Schleifwerkseug innerhalb oder außerhalb des elektrischen Feldes befinden kann. Der dargestellte Sachverhalt läßt an sich schon erkennen, daß die technische Lösung des Problems mehr oder weniger provisorisch erfolgte, unter Beibehaltung konventioneller Zerspanungswerkzeuge und durch Schaffung einer zusätzlichen Bearbeitungsstelle auf dem abzutragenden Werkstückumfang. In der Regel ist dabei für den Einsatz einer derartigen Hilfselektrode eine getrennte Zustelleinrichtung erforderlich, so daß sich der anlagentechnische Aufwand zwangsläufig erhöhen muß.The basic principle of the procedural developments based thereon, the have become known so far, is based on the creation of a correspondingly large Tool effective area through the use of a stationary tool electrode at the processing point for the purely electrochemical abrasion effect. The required mechanical removal rate A rotating workpiece is still here with a conventional grinding tool in the form of, for example, a peripheral grinding wheel or a grinding stone realized after the electrochemical removal process and independently of this, wherein the grinding machine is inside or outside the electric field can. The presented facts can already be seen that the technical The problem was solved more or less provisionally, while maintaining conventional cutting tools and by creating an additional Processing point on the workpiece circumference to be removed. Usually this is for the use of a such auxiliary electrode requires a separate feed device, so that the technical expenditure must inevitably increase.

Zu der für den Ziehschleifvorgang naheliegenden Lösung, das die Werkstückoberfläche segmentförmig überdeckende Ziehschleifwerkzeug gleichzeitig als Elektrode zu verwenden, liegen bisher keine praktisch verwertbaren Ergebnisse vor. Obwohl eine derartige Anordnung prinzipiell möglich ist und entsprechende Vorteile bringen kann, ist zum Außenziehschleifen generell zu bemerken, daß es sich dabei um ein ganz spezielles Verfahren vorwiegend zur Oberflächenverbesserung in der Feinbearbeitung handelt, während die formverbessernde Wirkung - wollte man die Anlage auch für die wirtschaftliche Vorbearbeitung einsetzen - auf Grund der vorliegenden Verfahrenskinematik beschränkt ist. Dieser Fakt und die Tatsache, daß das im elektrolytischen Ziehschleifvorgang einzusetzende Spezialwerkzeug nicht universell genug verwendbar ist, lassen die Grenzen des genannten Verfahrens erkennen.The obvious solution for the draw-grinding process, that of the workpiece surface to use segment-shaped overlapping grinding tools as electrodes at the same time, so far there are no practically usable results. Although such a Arrangement is possible in principle and can bring corresponding advantages is for External draw grinding generally to notice that this is a very special one Process primarily for surface improvement in fine machining, while the shape-improving effect - one wanted the plant also for the economic one Use preprocessing - limited due to the existing process kinematics is. This fact and the fact that that in the electrolytic drawing process The special tool to be used is not universally usable enough, let the Recognize the limits of the procedure mentioned.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Verminderung bzw. Beseitigung der genannten Mängel zur Erzielung wirtschaftlicher Abtragleistungen und damit zur Steigerung der Arbeitsproduktivität in der Außenrundbearbeitung vorzugsweise kurzer insbesondere schwer zerspanbarer Werkstoffe, wie s.B. Hartmetalle.The purpose of the present invention is to reduce or eliminate of the defects mentioned to achieve economic removal rates and thus to Increase in work productivity in external cylindrical machining, preferably shorter especially difficult to machine materials, such as B. Hard metals.

Aufgabe der Erfindung ist es, dazu geeignete Bearbeitungsverfahren einschließlich der erforderlichen Werkzeuge zu schaffen. Das jeweilige Verfahren soll auf bekannten Werkzeugmaschinen zur Srweiterung ihres Einsatzbereiches mit einfachen Mitteln durchfUhrbar sein. An Verfahren und Werkzeuge werden folgende wichtige Forderungen gestellt, wobei speziell auf den Einsatz der elektrolytischen Schleiftechnik und der daraus resultierenden Vorteile orientiert werden soll: 1. Erreichung einer verfahrenstechnisch günstigen Wirkfläche, die ein Arbeiten mit großen Stromwerten ermöglicht und demzufolge eine hohe elektrochemische Abtraggeschwindigkeit garantiert.The object of the invention is to find suitable processing methods for this purpose including the necessary tools to create. The respective procedure is intended to be used on known machine tools for expansion your area of application be feasible with simple means. The following procedures and tools are used made important demands, being specifically on the use of electrolytic Grinding technology and the advantages resulting from it should be oriented: 1. Achievement of a process-technically favorable active surface that allows working with enables large current values and consequently a high electrochemical removal rate guaranteed.

2. Gewährleistung einer stetigen und ausreichenden Versorgung der Bearbeitungsstelle mit Arbeitsflüssigkeit bei zwangsläufigem Durchsatz, ohne daß besondere Forderungen an den Zuführdruck der Arbeitsflüssigkeit gestellt werden müssen.2. Ensuring a steady and sufficient supply of the Processing point with working fluid with an inevitable throughput, without special requirements are placed on the supply pressure of the working fluid have to.

3. Einsatz von Werkzeugen, die es ermöglichen, gleichzeitig so wohl elektrochemisch zu wirken al auch die anodischen Reaktionsrückstände zu beseitigen.3. Use of tools that allow you to be so comfortable at the same time To act electrochemically al also to remove the anodic reaction residues.

4. Erzielung einer wirtschaftlichen Fertigbearbeitung unmittelbar oder über eine getrennte Vorbearbeitung.4. Achieving economical finishing immediately or via separate preprocessing.

5. Verwendung leicht herstellbarer Werkzeuge mit einfachem konstruktiven Aufbau, die sowohl für die elektrochemische als auch fUr die konventionelle Schleifbearbeitung einsetzbar sind.5. Use of tools that are easy to manufacture and simple to construct Construction that is suitable for both electrochemical and conventional grinding can be used.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das zu bearbeitende Werkstück mit einem Werkzeug umgeben, dessen für den Werkatoffabtrag wirksam werdende Fläche eine rotationa etrische Innenfläche mit definierter Mantellinie iet, wobei Werkzeug und Werkstück in ihren Hauptachsen exzentrisch zueinander angeordnet werden. Der Stoffabtrag am Werkstück erfolgt im Bereich der engsten Stelle zwischen Werkzeug und Werkstück durch Vergrößerung der Ausgangsexzentrizität, wobei der für den Arbeitsfortschritt erforderliche Abstand zum Werkzeug durch das jeweils eingesetzte Arbeitoverfahren bestimmt wird. Der Abtragvorgang kann rein elektrochemisch oder elektrochemisch mit mechanischen Abtrag durch Schleifen oder rein mechanisch im Sinne einer Feinbearbeitung - z.B. Schleifen -oder Feinstbearbeitung - s.B. Lippen - erfolgen. Zur Realisierung der verfahrensbedingten Relativgeschwindigkeit zwischen Werkzeug und Werkstück rotiert das Werkzeug um seine Drehachse, so daß jeder Punkt des betrachteten Werkzeugwirkkreises in zeitlicher Reihenfolge den Bereich der engsten Stelle zwischen Werkzeug und Werkstück durchläuft. Gleichzeitig kann dn Werkstück eine gleich-oder gegensinnige Drehbewegung um seine Achse auferlegt werden, wenn beispielsweise eine exakte Rotationsfläche erzeugt werden soll. 10 ist aber auch möglich, daß das Werkstück bei rotierendem Werkzeug und laufender Zustellung mindestens über eine bestimmte Zeitdauer des gesamten Abtragvorganges hinweg keine eigene Drehbewegung erhält, vorzugsweise zur Anarbeitung spezieller Werkstückformen. Mit der gleichen Absicht kann ferner das rotierende Werkzeug oder das Werkstück in eine von der Drehbewegung des letzteren abhängige, vorzugsweise in Richtung des Arbeitsfortschrittes wirkende Oszillationsbewegung versetzt werden. Zusätzlich zu den genannten Bewegungen und der Zustellbewegung zur Erreichung des Arbeitsfortschrittes in der radialen Werkstückausdehnung ist es möglich, Werkzeug oder Werkstueck in Axialbewegung relativ zueinander in Form einfacher L8ngs- oder Oszillierbewegung zu versetzen. Zur Erzeugung bestimmter Werkstückformen können ihnen weiterhin durch Einsatz geeigneter kinematischer Systeme Kombinationen von Relativbewegungen aufgezwungen werden Dementsprechend sind folgende Verfahrensvarianten anwendbar: 1. Einstechbearbeitung, 2. Längsbearbeitung, 3. Schrägeinstechbearbeitung, 4. Foribearbeitung durch das Zusammenwirken einzelner Relativbewegungen.In the method according to the invention, the workpiece to be machined is surrounded by a tool, the area that becomes effective for removing material a rotationally a etrical inner surface with a defined surface line, whereby tool and workpiece in their main axes arranged eccentrically to each other will. The material is removed from the workpiece in the area of the narrowest point between Tool and workpiece by increasing the initial eccentricity, whereby the for the required distance to the tool, depending on the work progress Working procedure is determined. The removal process can be purely electrochemical or electrochemically with mechanical removal by grinding or purely mechanically im In terms of fine machining - e.g. grinding or fine machining - see B. Lips - take place. To realize the process-related relative speed between Tool and workpiece rotate the tool around its axis of rotation, so that each point of the considered tool effective circle in chronological order the area of the narrowest Between the tool and the workpiece. At the same time, the workpiece a rotation in the same direction or in opposite directions about its axis can be imposed if for example, an exact surface of revolution is to be generated. But 10 is also possible that the workpiece is at least No rotary movement of its own for a certain period of time during the entire removal process , preferably for processing special workpiece shapes. With the same Intention can also move the rotating tool or the workpiece into one of the rotary motion the latter is dependent, preferably acting in the direction of the progress of the work Oscillation movement are offset. In addition to the aforementioned movements and the infeed movement to achieve the work progress in the radial workpiece expansion is it is possible to shape the tool or workpiece in axial movement relative to one another easy to move longitudinal or oscillating movement. For producing certain workpiece shapes you can continue to use combinations of suitable kinematic systems are imposed by relative movements. The following process variants are accordingly Applicable: 1. Grooving, 2. Longitudinal machining, 3. Angled grooving, 4. Form processing through the interaction of individual relative movements.

Zur technischen Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Ausführungsformen des Werkzeuges für kurze Werkstücke glockenförmige, am Wellenende einer Spindel aufgenommene Werk seuge und für lange Werkstücke ringförmige, außen, d.h. Uber die nicht als Wirkflächen fungierenden Werkzeugflächen gelagerte Werkzeugt vorgesehen. Die Werkzeuge können zur Abführung der auf der Wirkfläche umlaufenden Abtrsgprodukte vorzugsweise radiale DurchbrUche oder in die Werkzeugwirkfläche in geeigneter Form und Lage eingearbeitete Nuten erhalten, wenn die erreichte Spülwirkung des Arbeitsiediums zu deren Beseitigung nicht genügt.For the technical implementation of the method according to the invention are as embodiments of the tool for short workpieces bell-shaped, at the shaft end a spindle-mounted work seuge and for long workpieces ring-shaped, outside, i.e. the tool supported by the tool surfaces that do not function as active surfaces intended. The tools can be used to remove the rotating on the active surface Abtrsgprodukte preferably radial openings or in the effective tool surface in Grooves incorporated in a suitable shape and position are obtained when the flushing effect achieved is achieved of the Arbeitsiedium is not sufficient to remove them.

Nach der Art der zu erzielenden Abtragwirkungen kommen folgende Werkzeugausführungen zur Anwendung: 1. Für den elektrochemischen Werkstoffabtrag mit oder ohne Unterattitzung durch einen mechanischen Zerspanungsanteil: - Werkzeuge mit Schleifmittel in elektrisch leitender Bindung, vorzugsweise Diamantboart in Bronsebindung.Depending on the type of removal effect to be achieved, the following tool designs are available for use: 1. For electrochemical material removal with or without underlay through a mechanical cutting component: - Tools with abrasives in electrical senior bond, preferably diamond boart in a bronze bond.

- Werkzeuge, deren Wirkfläche aus elektrisch leitenden und aus mechanisch abtragenden Segmenten zusammengesetzt ist. - Tools, whose active surface consists of electrically conductive and mechanical abrasive segments is composed.

- Werkzeuge mit elektrisch leitender, verschleißfester Wirkfläche, unter Benutzung von im Elektrolyten suspendiertem Schleifmittel. - Tools with an electrically conductive, wear-resistant working surface, using an abrasive suspended in the electrolyte.

- Werkzeuge mit elektrisch leitender Wirkfläche ohne Einsatz von losem oder gebundenem Schleifmittel, wenn der Werkstückabtrag ohne mechanischem Zerspanungsanteil möglich ist. - Tools with an electrically conductive surface without the use of loose or bonded abrasives, if the workpiece is removed without mechanical Machining share is possible.

2. Für die konventionelle Schleifbearbeitung: - Werkzeuge der vorstehend unter 1. genannten Ausführungsformen (ohne die letztgenannte), bei denen nur die mechanische Schleifwirkung ausgenutzt wird.2. For conventional grinding: - Tools of the above Embodiments mentioned under 1. (without the latter), in which only the mechanical grinding effect is exploited.

3. Für die Feinstbearbeitung nach dem Schleifen, z B. für das Läppen: - Werkzeuge mit erfindungsgemäßen Aufbau und geeignetem Arbeitsmittel.3. For fine machining after grinding, e.g. for lapping: - Tools with structure according to the invention and suitable work equipment.

Die bei der Bearbeitung Ublichen Drehgeschwindigkeiten führen beim vorgeschlagenem Werkzeugaufbau zu der Besonderheit, daß der Elektrolyt - bei elektrochemiecher Bearbeitung - oder die Kühlflüssigkeit - bei konventioneller Schleifbearbeitung - sich infolge der Zentrifugalkraft in Form eines geschlossenen Flüssigkeitsringes auf der Werkzeugwirkfläche anordnet, wobei in der Arbeitsflüssigkeit eine zum Teil erhebliche Druckerhöhung entsteht. Deshalb braucht die verwendete Pumpeneinheit nur der Minimalforderung nach einer stets ausreichenden Versorgung des Werkzeuges mit Arbeitsmedium zu entsprechen Eine zusätzliche Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes erfolgt an der Bearbeitungsstelle durch den Aufbau eines dynamischen Druckkeiles, der durch die gleichen Krümmungsrich -tungen von Werkzeug und Werkstück begünstigt wird. Dadurch sind -im Vergleich zu konventionellen Rundschleifverfahren - besonders vorteilhafte Versorgungebedingungen der Bearbeitungsstelle mit Arbeitsflüssigkeit gegeben, bei gleichzeitiger Zwangsförderung durch die Verdrängungewirkung des nachfolgenden Arbeitsmediums.The turning speeds customary in machining lead to proposed tool structure to the specialty that the electrolyte - at electrochemicals Machining - or the coolant - in conventional grinding - due to the centrifugal force in the form of a closed liquid ring arranged on the tool effective surface, with one in the working fluid in part considerable pressure increase occurs. That's why needs the one used Pump unit only meets the minimum requirement for an always adequate supply of the tool with the working medium An additional increase in the fluid pressure takes place at the processing point by building a dynamic pressure wedge, favored by the same directions of curvature of tool and workpiece will. This makes them - compared to conventional cylindrical grinding processes - special advantageous conditions of supply of the processing point with working fluid given, with simultaneous forced promotion by the displacement effect of the following Working medium.

Entsprechend ihrer jeweiligen Eignung für die Bearbeitung von kurzen oder langen bzw. vollen oder axial durchbrochenen Werkstücken mit ring- oder glockenförmigen Werkzeugen sind folgende Zuführmöglichkeiten für das Arbeitsmedium einzusetzen: 1. Zuführung durch die hohle Werkstückspindel, 2. Zuführung durch die hohle Werkzeugspindel, . Zuführung durch eine direkt oder indirekt auf die Werkzeugwirkfläche fördernde Einrichtung allgemein bekannter Art.According to their respective suitability for the processing of short or long or full or axially perforated workpieces with ring- or bell-shaped The following supply options for the working medium are to be used with tools: 1. Feed through the hollow workpiece spindle, 2. Feed through the hollow tool spindle, . Feed by a directly or indirectly conveying tool surface Establishment of a well-known kind.

Verfahren und Werkzeuge gemäß der Erfindung ermöglichen vorteilhaft eine wirtschaftliche Außenrundbearbeitung. Der für die Durchführung der bisher üblichen elektrochemischen Bearbeitungsverfahren notwendige maschinentechnische Aufwand verringert sich.Methods and tools according to the invention advantageously allow an economical external cylindrical machining. The one for the implementation of the previously usual Electrochemical machining process reduces the mechanical effort required themselves.

Infolge der gleichsinnigen Krfmmungsrichtungen der Werkstückbearbeitungsfläche und der Werkzeugwirkfläche ergibt sich ii Vorgleich zum konventionellen Außenrundschleifen eine Vergrößerung des momentanen Einwirkungsbereiches und damit - speziell im clettrochemischen Abtragvorgang - eine wesentliche Steigerung der Abtragleistung. Trotzdem schafft die erfindungsgemäße Grundkonzeption ein verfahrenstechnisch günstiges Verhältnis zwischen der Wirkspaltbreite, d.h. der Ausdehnung des Einwirkungsbereiches in Richtung der Werkzeugmantellinie, und der Wirkspaltlänge, d.h.As a result of the curvature directions of the workpiece processing surface in the same direction and the effective tool area results in ii preliminary adjustment to the conventional External cylindrical grinding increases the current area of action and thus - especially in the clettrochemical removal process - a significant increase in Removal rate. Nevertheless, the basic concept according to the invention creates a procedural aspect favorable ratio between the effective gap width, i.e. the expansion of the area of action in the direction of the tool envelope line, and the effective gap length, i.e.

seiner Ausdehnung in Umfangsrichtung. Demzufolge wird der Werkstoffabtrag durch die prozeßbedingte, proportional mit der Wirkspaltlänge anwachsende elektrolytische Gas- und Wärmeentwicklung nur geringfügig gestört.its extent in the circumferential direction. As a result, the material removal due to the process-related electrolytic, which increases proportionally with the effective gap length Gas and heat development only slightly disturbed.

Die Einfachheit des Verfahrens und die Einsatzmöglichkeit auf herkömmlichen Maschinen, wie z.B. Innenrund- und Universal-Schleifmaschinen, gestatten eine breite Anwendung für die Bearbeitung auch solcher hochfester Werkstoffe, die bisher wegen Bearbeitungsschwierigkeiten nur wenig zum Einsatz kamen. Bei der Schleifbearbeitung werden auf Grund der günstigen Eingriffsverhältnisse höhere Formgenauigkeiten und bessere Oberflächengüten erreicht. Durch Einsatz eines Schleifmittelringes in einer umgebenden Stahlglocke ist auf Grund der damit erreichten Artiorung des Schleifkörpers eine gefahrlose Steigerung der Schnittgeschwindigkeit möglich. Dadurch können die sich bei erhöhten Schleifgeschwindigkeiten ergebenden Vorteile mit herkömmlichen Schleifkörpern genutzt werden.The simplicity of the process and the possibility of using it on conventional Machines such as internal cylindrical and universal grinding machines allow a wide Application for the processing of such high-strength materials that were previously due to Machining difficulties were only used a little. When grinding due to the favorable engagement conditions, higher form accuracies and better surface quality achieved. By using a grinding ring in one surrounding steel bell is due to the achieved artiorization of the grinding tool a safe increase in the cutting speed is possible. This allows the at increased grinding speeds resulting advantages with conventional Abrasives are used.

Die Erfindung soll nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen naher erläutert werden. la den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig. 1: das grundsätzliche Schema der Anordnung von Werkzeug und Werkstück zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene in der Draufsicht, Fig. 2: den Schnitt A-A durch Werkzeug und Werkstück nach Fig. 1, Fig. 3: die prinzipielle Daratellung des Einsatzes eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges mit gebundenem Schleifmittel bei der Außenbearbeitung von Wälzlagerringen, Fig. 4: die schematische Anordnung eines erfindungsgemäßen Werkzeuges mit kegelförmiger Wirkfläche, Fig. 5: den schematischen Aufbau einer Bearbeitungseinrichtung mit umlaufendem, ringförmigem Werkzeug, vorzugsweise zur Bearbeitung längerer Werkstücke, Fig. 6: ein glockenförmiges Werkzeug mit in Umlaufrichtung zur offenen Werkzeugseite hin steigender Schraubennut 42, Fig. 7: ein glockenförmiges Werkzeug mit axialen Spülnuten 43, Fig. 8: die Vorderansicht nach Fig. 7, Fig. 9: die prinzipielle Anordnung von Werkzeug und Werkstück für das Arbeiten mit erhöhten Schleifgeschwindigkeiten, Fig.10: die Darstellung eines Sonderwerkzeuges für das gleichzeitige Elysierschleifen eines Innen- und eines AuBendurchmessers.In the following, the invention is intended to be closer to a few exemplary embodiments explained. la the accompanying drawings show: Fig. 1: the basic scheme of the arrangement of tool and workpiece for implementation of the method according to the invention in plan view, FIG. 2: the section A-A through Tool and workpiece according to Fig. 1, Fig. 3: the basic representation of the insert of a molding tool according to the invention with a bonded abrasive during external machining of roller bearing rings, FIG. 4: the schematic arrangement of an inventive Tool with a conical active surface, FIG. 5: the schematic structure of a Machining device with a rotating, ring-shaped tool, preferably for Machining longer workpieces, Fig. 6: a bell-shaped tool with in the direction of rotation screw groove 42 rising towards the open tool side, FIG. 7: a bell-shaped one Tool with axial flushing grooves 43, Fig. 8: the front view according to Fig. 7, Fig. 9: the basic arrangement of tool and workpiece for working with elevated Grinding speeds, Fig. 10: the representation of a special tool for the Simultaneous elysis loops of an inner and an outer diameter.

Der schematisch dargestellte Aufbau einer zur Durchführung des erfindungsge1lßen Verfahrens verwendeten konventionellen Rundschleifmaschine in Fig. 1 ermöglicht in bekannter Weise eine Halterung von Werkzeug 1 und Werkstück 3 in den dafür vorgesehenen Aufnahmen 6 und 12. Die dazugehörigen Spindeln 7 und 13, die mit den jeweiligen Antrieben 10 und 15 verbunden sind, gewährleisten die Drehung von Werkzeug 1 und Wertstück 3 unabhängig voneinander um ihre Rotationsachsen 40 und 41. Eine Zustellbewegung 57, die in hier gezeigten Fall mit den Werkzeugsupport 9 ausgeführt werden kenn, dient der Vergrößerung der Exzentrizität e und damit der Annäherung der Wirkfläche 4 des Werkzeuges 1 an die zu bearbeitende Fläche 5 des Werkstückes q in Bereich der Bearbeitungsstelle 20, wie in Fig. 2 dargestellt ist, mit den Ziel eines Stoffabtrages em Werkstück.The schematically illustrated structure of a for carrying out the invention Process used conventional cylindrical grinding machine in 1 enables tool 1 and workpiece to be held in a known manner 3 in the receptacles 6 and 12 provided for this purpose. The associated spindles 7 and 13, which are connected to the respective drives 10 and 15, ensure the Rotation of tool 1 and item 3 independently of one another about their axes of rotation 40 and 41. An infeed movement 57, which in the case shown here with the tool support 9 are carried out, serves to increase the eccentricity e and thus the Approach of the active surface 4 of the tool 1 to the surface to be machined 5 of the Workpiece q in the area of the processing point 20, as shown in Fig. 2, with the aim of removing material from the workpiece.

Die dargestellte Anlage kenn in praxi eingesetzt werden zur rein elektrochemischen Außenrundbearbeitung von Hartmetall-Bundbuchsen mit einen glockenförmigen, elektrisch leitenden werkzeug gemäß vorliegender Erfindung, womit gleichzeitig die in Fig. 2 im Schnitt dargestellte Zylinderfläche und der mit dem Werkzeugring 2 erzeugte Freistich zum anschließenden Fertigschleifen vorbereitet werden.The system shown can be used in practice for purely electrochemical purposes External cylindrical machining of hard metal flange bushings with a bell-shaped, electrical conductive tool according to the present invention, whereby at the same time the in Fig. 2 cylinder surface shown in section and that generated with the tool ring 2 The undercut must be prepared for the subsequent finish grinding.

Zur Realisierung des elektrochemischen Werkstoffabtrages am Werkstück 3 wird dieses über eine geeignete Spannungszuführung 16 auf die umlaufende Welle der Spindel 13 mit dem positiven Leiter 17 als Anode und das werkzeug 1 über eine geeignete Spannungszuführung 11 zur umlaufenden Welle der Spindel 7 mit dem negativen Leiter 18 als Katode geschaltet in einer Gleichstromkreis, der von dem Elysiergenerator 19 gespeist wird. Zur Bestimmung der Parameter des Stromkreises sind ein Amperemeter 45 und ein Voltmeter 46 in diesen in bekannter Weise eingeschaltet. Das Auftreten vagabundierender Teilströme über die Spindellagerungen und damit die Gefahr eines Maschinenochluonea wird vermieden durch die Isolierbuchse 8 zwischen Werkzeugspindel 7 und Werkzeugspindelstock 9, ferner durch die Isolation der Spannungszuführungen 11 und 16 gegenüber der Grundmaschine.For the implementation of the electrochemical material removal on the workpiece 3, this is applied to the rotating shaft via a suitable voltage supply 16 the spindle 13 with the positive conductor 17 as the anode and the tool 1 via a suitable voltage supply 11 to the rotating shaft of the spindle 7 with the negative Conductor 18 connected as a cathode in a direct current circuit from the Elysiergenerator 19 is fed. To determine the parameters of the circuit an ammeter 45 and a voltmeter 46 are switched on in this in a known manner. The occurrence of stray partial flows via the spindle bearings and thus the The risk of a machine ochluonea is avoided by the insulating sleeve 8 between Tool spindle 7 and tool headstock 9, furthermore through the insulation of the voltage supply lines 11 and 16 compared to the basic machine.

Ein Behälter 35 ist vorgesehen für die Aufbewahrung einer geeigneten Arbeitsflüssigkeit 27, die in der hier beschriebenen Anlage ein Elektrolyt, für die konventionelle Schleifbearbeitung jedoch ein Kühlmittel ist. Eine Pumpe 28 erzeugt den Arbeitsaitteistrom 29, der im vorliegenden Fall durch die hohle Werkstückspindel 21 und den Durchbruch 22 im Werkstück 3 in das glockenförmige Werkzeug 1 und durch Fliehkraftwirkung auf die Wirkfläche 4 zur Bearbeitungsatelle 20 gelangt.A container 35 is provided for storing a suitable one Working fluid 27, which is an electrolyte in the system described here, for however, conventional grinding is a coolant. A pump 28 generates the Arbeitsaitteistrom 29, which in the present case through the hollow workpiece spindle 21 and the opening 22 in the workpiece 3 in the bell-shaped tool 1 and through The effect of centrifugal force on the active surface 4 reaches the machining center 20.

Die fUr den elektrochemischen Bearbeitatall zweckmäßige Form des geschlossenen Arbeitsmittelkreislaufes wird garantiert durch die erfindungsgemäße Werkzeuganordnung in Verbindung mit einer geeigneten Bearbeitungsselle 31, die ein lästiges Abspritzen des Arbeitamediums - speziell des Elektrolyten - von der Austrittestelle 30 am Werkzeug 1 auf die Maschinenteile und in den umgebenden Raum ver -hindert.The form of the closed which is expedient for electrochemical machining The working medium circuit is guaranteed by the tool arrangement according to the invention in connection with a suitable processing point 31, which eliminates the hassle of hosing down the working medium - especially the electrolyte - from the exit point 30 on the tool 1 on the machine parts and in the surrounding area.

Aus der Bearbeitungszelle 31, die gleichzeitig eine gute Zugang -lichkeit von Werkzeug 1 und Werkstück 3 sichern muß, gelangt die Arbeitsflüssigkeit 27 Uber einen Ablauf 32, die Rücklaufleitung 33 und eine geeignete Filtereinheit 34 wieder in den Behilter 35 zurück.From the processing cell 31, which at the same time has good accessibility must secure from tool 1 and workpiece 3, the working fluid 27 passes over a drain 32, the return line 33 and a suitable filter unit 34 back into the container 35.

Die konstruktiven Änderungen an der verwendeten Grundmaschine zur DurchfUhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens beeinträchtigen bei entsprechender Anpassung nicht deren konventionellen Bintsbereich.The design changes to the basic machine used for Implementation of the method according to the invention impair the corresponding Adjustment not their conventional bint area.

Fig. 3 zeigt den Einsatz eines erfindungsgemäßen Formwerkzeuges 1 mit Schleifmittel 36 in geeigneter Bindung für das Elysier-Einstechschleifen der Außenfläche einschließlich Rollbahn von Wälzlagerringen 3. Der durch die Bohrung 21 in der Werkstückaufnahme 12 - hier als Spreizdorn angedeutet - zugeführte Arbeitsmittelstrom 29 ordnet sich unter Fliehkraftwirkung auf der Werkzeugwirkfläche 4 ringförmig an und tritt schließlich, von nachfolgenden Arbeitsmedium verdrängt, an der Stelle 0 aus dem Werkzeug 1 aus. Beim hier genannten Verfahren wirkt das Schleifmittel 36 in bekannter Weise mechanisch abtragend und säubernd auf die Bearbeitungsfläche 5 ein; es erhält den Wirkspalt zwischen Werkzeug 1 und Werkstück 3 aufrecht, während der elektrochemische Abtragvorgang zwischen der s.B. leitenden Bindung des Werkzeuges und dem Werkstück durch Kopplung beider Elektroden über den verwendeten Elektrolyten zur Wirkung kommt.3 shows the use of a molding tool 1 according to the invention with abrasive 36 in a suitable bond for elysier plunge-cut grinding of the Outer surface including the raceway of rolling bearing rings 3. The one through the bore 21 in the workpiece holder 12 - indicated here as an expanding mandrel - supplied working medium flow 29 is arranged in a ring on the effective tool surface 4 under the effect of centrifugal force and finally takes the place, displaced by the following working medium 0 from tool 1. In the process mentioned here, the abrasive works 36 mechanically ablates and cleans the processing surface in a known manner 5 a; it maintains the active gap between tool 1 and workpiece 3 while the electrochemical removal process between the s.B. conductive bond of the tool and the workpiece by coupling both electrodes via the electrolyte used comes into effect.

Für die Außenbearbeitung vorzugsweise schmaler Ringe 3 ist der Einsatz eines Werkzeuges 1 mit kegliger Wirkfläche 4 nach Fig. 4 gegeben. Wie das Bild zeigt, ist hierbei trotz der unkonventionellen Werkzeuggestaltung eine gute Zugänglichkeit der Bearbeitungsfläche 5 - z.B. für die meßtechnische Istwerterfassung 39 - gewährleistet. Weiterhin ist eine Längs- oder Oszillationsbewegung 38 des Werkstückes 3 relativ zum Werkzeug 1 möglich. Die Darstellung zeigt, daß die Arbeitsmittelzuführung 29 außer in der in Fig. 1 dargestellten Weise auch durch einen Durchbruch in der Werkzeugspindel 23 oder durch eine Versorgungsleitung 24 von der zugänglichen Seite her möglich ist. Die Zustellung 37 zur Sicherung des Arbeitsfortschrittes erfolgt hierbei - in Fig. 4 nicht gesondert dargestellt - über den Quersupport der Bearbeitungseinrichtung, auf dem der Werkzeugsupport (Position 9 in Fig. 1) schwenkbar angeordnet ist. Den prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Bearbeitungseinrichtung mit ringförmigem Werkzeug 1 zeigt Fig. 5.For the external machining of preferably narrow rings 3 is the insert a tool 1 with a conical active surface 4 according to FIG. 4 is given. As the picture shows is good accessibility despite the unconventional mold design the processing area 5 - e.g. for measuring actual value acquisition 39 - guaranteed. Furthermore, there is a longitudinal or oscillating movement 38 of the workpiece 3 possible relative to tool 1. The illustration shows that the work equipment supply 29 except in the manner shown in Fig. 1 also by an opening in the Tool spindle 23 or through a supply line 24 from the accessible side is possible. The delivery 37 to secure the progress of the work takes place here - not shown separately in Fig. 4 - via the cross support of the processing device, on which the tool support (position 9 in Fig. 1) is pivotably arranged. The basic structure of a machining device according to the invention with an annular Tool 1 is shown in FIG. 5.

Das eigentliche Werkzeug 1 ist dabei zweckmäßigerweise in einem Führungsring 6 auswechselbar aufgenommen; der Werkzeugsupport 9 enthält hierbei alle erforderlichen Elemente zur Lagerung und zum Antrieb des Führungaringes 6 mit dem Werkzeug 1, sowie für den elektrochemischen Bearbeitungsfall alle erforderlichen Elemente zur werkzeugseitigen Spannungszuführung einschließlich der Itolationsmaßnahmen.The actual tool 1 is expediently in a guide ring 6 interchangeably recorded; the tool support 9 contains all the necessary Elements for mounting and driving the guide ring 6 with the tool 1, as well as for the electrochemical machining case all necessary elements for the tool side Voltage supply including the itolation measures.

Die Verteilung des Arbeitsmittelstromes 29 auf die Werkzeugbreite erfolgt mittels einer Breitstrahldüse 26.The distribution of the work medium flow 29 over the tool width takes place by means of a wide jet nozzle 26.

Bin besonderer Vorteil dieser Ausführungsform - der durch entsprechende konstruktive Gestaltung der betraffenden Teile auch für glockenförmige Werkzeuge nutsbar ist - besteht darin, daß die Abstützung der durch die Bearbeitungokräfte entstehenden Werkzeugbelastung ohne nachteilige Biegemomentwirkung unmittelbar in der Führungaringlagerung erfolgen kann.I am a particular advantage of this embodiment - the corresponding one Structural design of the parts concerned, also for bell-shaped tools is nutsbar - is that the support of the machining forces resulting tool load without disadvantageous bending moment effect can take place directly in the guide ring storage.

Mit der gezeigten Anordnung wird die Bearbeitung längerer Werkstücke möglich durch Einleitung einer entsprechenden Längebewegung 38, die in der Darstellung gemäß Fig. 5, wie auch die Zustellbewegung 37, vom Werkzeugsupport 9 realisiert wird.The arrangement shown enables longer workpieces to be machined possible by initiating a corresponding length movement 38, which is shown in the illustration according to FIG. 5, as well as the feed movement 37, implemented by the tool support 9 will.

Speziell für den rein elektrochemischen Werkstoffabtrag ist eine gute Druckapülung an aer Bearbeitungsstelle 20 durch den Elektrolyten erforderlich, um den fehlenden mechanischen Zerspanungsanteil bei elektrochemisch nur unvollständig löslichen Werkstoffen zu ersetzen. Die Figuren 6 bis 8 zeigen konstruktive Möglichkeiten zur Erzielung einer verbesserten Versorgung des Elysierspaltes mit Arbeitsflüssigkeit und eines verstärkten Zwangslaufes bzw. einer erhöhten Geschwindigkeit des durchsetzten Arbeitsmittels. Eine entsprechende Gestaltung ist auch für mit Schleifmittel versehene erfindungsgealße Werkzeuge möglich zur besseren Reinigung der Werkzeugwirkfläche von den anfallenden Abtragteilchen.Especially for the purely electrochemical material removal is a good one Pressure flushing at the processing point 20 by the electrolyte required in order to the missing mechanical cutting component with electrochemical only incomplete to replace soluble materials. Figures 6 to 8 show design options to achieve an improved supply of the elysation gap with working fluid and an increased forced running or an increased speed of the penetrated Work equipment. A corresponding design is also available for those with abrasives Tools according to the invention are possible for better cleaning of the effective tool surface of the abrasion particles that occur.

In Fig. 9 ist eine Anordnung von Werkzeug und Werkstück für das Arbeiten mit erhöhten Schleifgeschwindigkeiten gezeigt.In Fig. 9 is an arrangement of the tool and workpiece for working shown with increased grinding speeds.

Das erfindungsgemäße Werkzeug 1 nimmt hierbei in seinem metallischen Grundkörper auf der Innenfläche das verwendete Schleifittel 36 auf und garantiert somit bei geeigneter konstruktiver Gestaltung und flatterfreier Lagerung - s.B. nach Art der mit Fig. 5 beschriebenen Anordnung - auch bei erhöhten Schleifgeschwindigkeiten ein sicheres Arbeiten ohne Gefahr des Zerplatzens des Werkzeuges infolge der Zentrifugalkraft.The tool 1 according to the invention takes here in its metallic Base body on the inner surface of the abrasive 36 used and guaranteed thus with a suitable structural design and flutter-free storage - see B. in the manner of the arrangement described with FIG. 5 - even at increased grinding speeds Safe working without the risk of the tool bursting as a result the centrifugal force.

Der erfindungsgemäße Werkzeugaufbau garantiert hierbei auf einfachste Weise eine optimale Kühlmittelversorgung der Schleifstelle - ein Fakt, der für das Schnellechleifen bekanntlich von immenser Bedeutung ist. Der Arbeitsmittelstrom 29 wird in der Darstellung gemäß Fig. 9 über eine Zuführleitung 24 in das Werkzeug 1 gefördert, tritt hier durch die Öffnung 25 aus und formiert sich auf der Werkzeugwirkfläche 4 unter Einwirkung der Zentrifugalkraft zu einem geschlossenen Flüssigkeitsring, der durch das nachfolgende Medium im Sinne einer stetigen Förderung zur offenen Werkzeugseite hin verdrängt wird.The tool structure according to the invention guarantees the simplest possible way of doing this Way an optimal coolant supply of the grinding point - a fact that for the Fast grinding is known to be of immense importance. The work medium flow 29 is in the representation according to FIG. 9 via a feed line 24 into the tool 1 promoted, exits here through the opening 25 and forms on the effective tool surface 4 under the action of centrifugal force to form a closed liquid ring, that through the subsequent medium in the sense of a constant promotion to the open Tool side is displaced.

In Fig. 10 ist eine Werkzeugkombination für die gleichzeitige Innen- und Außenrundbearbeitung mit einer Werkzeugspindel angegeben. Neben dem hier zur Fertigung der Bohrung verwendeten Diamantschleifstift 44 in Bronzebindung wird ein erfindungsgemäßes Werkzeug 1 mit gleichartigem Schleifmittel 36 verwendet, wobei der Abtrag an beiden Bearbeitungsstellen 20 durch Elysiereehleifen erfolgt. Der Werkzeugverschleiß für diese Verfahrensvariante ist hinlänglich gering, um auch über längere zeit hinweg normale Werkstücktoleranzen einhalten zu können. Unabhängig davon können beide Werkzeuge 1 und 44 auch einzeln weiterverwendet oder ausge -wechselt werden, wenn die zulässige Toleranz im Abstand der beiden konzentrischen Wirkflächen 4 zueinander durch Verschlei@ der Werkzeugteile überschritten wird oder auf ein anderee Werkstückmaß im Einsatzbereich der verwendeten Werkzeuge übergegangen werden iuß. Das Arbeitsmedium strömt hierbei durch das hohle Werkstück 18 und die zu bearbeitende Bohrung in die Werkzeugglocke über die su bearbeitende Außenfläche und tritt schließlich an der Stelle 30 aus dem Werkzeug heraus.In Fig. 10 is a tool combination for the simultaneous internal and external round machining with a tool spindle. In addition to this for Manufacture of the bore used diamond grinding pin 44 in bronze bond is a tool 1 according to the invention with a similar abrasive 36 is used, wherein the removal at both processing points 20 is carried out by means of Elysier loops. Of the Tool wear for this process variant is sufficiently low to also to be able to maintain normal workpiece tolerances over a longer period of time. Independent Of these, both tools 1 and 44 can also be used individually or exchanged if the permissible tolerance in the distance between the two concentric active surfaces 4 is exceeded in relation to each other due to wear of the tool parts or on a other workpiece dimensions in the area of application of the tools used can be ignored i must. The working medium flows through the hollow workpiece 18 and the hole to be machined in the tool bell over the one to be machined Outer surface and finally emerges from the tool at point 30.

Claims

Patent claims:

1. Process for external cylindrical machining, in particular by electrolytic Grinding, preferably short workpieces made of materials that are difficult to machine, such as hard metals, characterized in that the workpiece (3) with a tool (1), this being a rotationally symmetrical inner surface that is effective for machining (4) has a defined surface line, is surrounded, tool and workpiece in Rotation in any direction about their axes of rotation (40; 41) are also offset the infeed (37) to achieve material removal by increasing the eccentricity e is carried out between the tool and the workpiece and the removal process is purely electrochemical or electrochemically with mechanical removal by grinding or purely mechanically in the sense of a fine machining - e.g. Grinding - or fine machining - e.g. lapping - he follows.

2. The method according to claim 1, characterized in that the removal process At least over a certain period of time for the total amount of material to be removed with the workpiece stationary follows.

3. The method according to claim 1, characterized in that the rotating Tool or workpiece in a dependent on the rotary movement of the latter, oscillating movement acting in the direction of the radial infeed can be offset.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the tool or workpiece in addition to the radial infeed movement in an axial movement (38) in Can be offset in the form of a simple longitudinal or oscillating movement.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the tool and / or workpiece for generating defined surfaces of rotation on the workpiece Use of suitable kinematic systems for further combinations of relative movements be imposed.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that a The working medium (27) required for carrying out the method is suitable Way is brought to the rotating active surface (4) of the tool that the trailing working medium that is located on the active surface in the sense of a continuous Can displace promotion to the open tool side.

7. Tool for performing the method according to claim 1 to 6, characterized in that the expediently on the shaft end of a Werkspindel (7) attached and via this driven tool (1) is bell-shaped is.

8. Tool for performing the method according to claim 1 to 6, characterized in that the in a suitable manner over the not as active surfaces acting tool surfaces mounted and driven tool (1) ring-shaped is trained.

9. Tool according to claim 7 or 8, characterized in that it consists of an electrically conductive material without abrasives.

10. Tool according to claim 7 or 8, characterized in that the Effective tool surface (4) especially for the use of items suspended in the working fluid Abrasive is designed to be wear-resistant.

11. Tool according to Anapruch 7 or 8, characterized in that the The effective tool surface contains abrasives in an electrically conductive bond (36) or consists of it.

12. Tool according to claim 7 or 8, characterized in that the The effective tool surface contains abrasives in an electrically non-conductive bond or consists of it.

13. Tool according to claim 7 or 8, in conjunction with claim 10 to 12, characterized in that it is used for material removal at increased cutting speeds Can be used without the risk of tool destruction due to the reinforcement of the abrasive is.

14. Tool according to claim 7 or 8, characterized in that the The effective tool surface contains a suitable polishing agent or the like and the tool can be used for fine berry processing.

15. Tool according to claim 7 or 8 in conjunction with claim 9 to 14, characterized in that it is used to carry away the in the tool on the active surface Deposited removal residues, preferably radial openings or in the effective tool surface has grooves (42; 43) incorporated in a suitable shape and position.

16. Working medium according to claim 6, characterized in that it contains an abrasive suspended in the working medium (27).