DE2321477C3

DE2321477C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Abrichten und Schärfen von Schleifscheiben

Info

Publication number: DE2321477C3
Application number: DE2321477A
Authority: DE
Inventors: Wlodzimierz Dr.-Ing. 2000 Hamburg Sawluk
Original assignee: Ernst Winter & Sohn 2000 Hamburg
Current assignee: Ernst Winter & Sohn 2000 Hamburg
Priority date: 1973-04-27
Filing date: 1973-04-27
Publication date: 1979-11-15
Also published as: AT330606B; FR2227091A1; FR2227091B1; DE2321477A1; JPS5634430B2; BR7403426D0; CA1011560A; ATA256274A; IT1008492B; DE2321477B2; US3971358A; SU738500A3; JPS5030196A; CH584091A5; SE406873B

Description

DA _ v_s - V₁

DB ~ Tt- D_R1 · ji_m

ist und die erste Rolle mit der zweiten Rolle durch ein zweites Übersetzungsgetriebe (DC) mit einem Übersetzungsverhältnis von

DC DD

D_R

verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abrichtrollen (R\, R₂) den gleichen Durchmesser aufweisen und das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Antriebsmotor (M)und der ersten Rolle (R\)

DA DB

.-τ · D_x · n_x — ν

ist und das Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten und der zweiten Rolle

R£

DD

.τ D_s ■ n_s - ρ

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungsgetriebe Riemenantriebe (4,5) mit auswechselbaren Riemenscheiben (A, B, C, D) aufweisen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe (A, B, 4) zwischen denrAntriebsmotor und ersten Rolle (R]) als ein stufenlos regelbares Getriebe ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch das Übersetzungsgetriebe (C, D, 5) zwischen der ersten Rolle (R\) und der zweiten Rolle (R2) als ein stufenlos regelbares Übersetzungsgetriebe ausgebildet ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten und Schärfen von Schleifscheiben mit zwei nacheinander zum Einsatz gelangenden Abrichti ollen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einer bekannten Anordnung (DE-PS 5 53 393) zum Abrichten einer Schleifscheibe liegt diese mit ihrer Umfangsfläche an einer Antriebswalze an, durch die sie in Rotation versetzt wird, und dem gegenüber liegend an einer Abrichtrolle, die gegebenenfalls ebenso antreibbar angeordnet sein kann, um die Schleifscheibe in eine rotierende Bewegung zu versetzen. Eine einstellbare und für· einen Abrichtvorgang auszunutzende Relativgeschwindigkeit an den Umfangsflächen zwischen den aneinanderliegenden Scheiben bzw. Rollen ist jedoch nicht vorgesehen. Dadurch lassen sich nicht die nachstehend erläuterten, jüngeren Erkenntnisse der Schleiftechnik ausnutzen.

Diamantscheiben und Schleifscheiben, die kubisch kristallines Bornitrid als Schleifmittel enthalten, werden bisher zum Abrichten und Schärfen in zwei gesonderten Arbeitsgängen bearbeitet Zunächst erfolgt ein Abrichten beispielsweise unter Verwendung von Siliziumkarbidschleifscheiben als Abrichtwerkzeug, um die geometrische Form der Schleifscheibe wieder herzustellen. Anschließend ist noch ein Schärfen notwendig. Dazu wurde bisher beispielsweise ein relativ weicher Siliziumkarbidstein oder ein Korundstein benutzt, mit dem Binviungsmaterial abgetragen wurde für eine Freilegung von Diamanten oder Bornitridkristallen. Vorteilhafter ist es aber, wenn diese Vorgänge in einem Arbeitsgang gemeinsam durchzuführen sind. Zu berücksichtigen ist dabei, daß eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit ν zu einer Senkung der Schnittkraft F und zu einer Steigerung der Schleif temperatur Γ führt. Soll der Schleifscheibenverschleiß Sb in Abhängigkeit von der Schnittgeschwindigkeit ν berücksichtigt werden, so ist festzustellen, daß er sein Minimum bei einer ganz bestimmten Schnittgeschwindigkeit erreicht. Dieser Wert kann allgemein als v_A angenommen werden. Wird die Schnittgeschwindigkeit darüber hinaus erhöht oder wesentlich niedriger gehalten als dieser Wert, so ergibt sich daraus eine erhebliche Steigerung des Schleifscheibenverschleißes Sb. Daraus ergibt sich, daß man allgemein eine Schleifscheibe bei sehr hohen oder sehr niedrigen Schnittgeschwindigkeiten abrichten sollte. Es hat sich aber gezeigt, daß ein Abrichten unter hohen Schnittgeschwindigkeiten ν infolge des starken Ansteigens der Temperatur in der Zerspanungszone keine zufriedenstellenden Ergebnisse erbringt. Das ist u. a. auf die Dehnung des Abrichtwerkzeuges sowie auch auf die thermische Belastung der Schleifscheibe zurückzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, zum Zwecke des genaueren und schnelleren Abrichtens ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei deren Anwendung die einzelnen Körner von zwei Seiten her beaufschlagt werden und dadurch leichter und schneller herausgebrochen werden, als wenn sie nur von einer Seite her beaufschlagt wurden. Die Erfindung sieht dafür vor, daß beide Abrichtrollen drehantreibbar sind und die zweite Abrichtrolle mit der ersten Abrichtrolle entgegengesetzter Schnittrichtung, vorzugsweise mit gleichem Betrag der relativen Abrichtgeschwindigkeit, auf die Schleifscheibe einwirkt. Bei diesem Verfahren erhalten die einzelnen Diamantkörner während eines Umlaufs der Schleifscheibe zunächst von hinten einen Schlag und durch die nachfolgende Abrichtrolle von vorne einen Schlag, so daß sie von zwei Seiten angestoßen werden und dadurch leichter bzw. schneller aus der Schleifscheibe herausgebrochen werden können infolge der Vielzahl von Schlagen aus unterschiedlichen Richtungen, die bei den schnellen Rotationen der Schleifscheibe

auftreten, wobei jedoch die Stärke der Schläge vorzugsweise gleich groß ist. Dadurch wird einerseits der Abrichtvorgang beschleunigt. Außerdem läßt sich bei einem derartigen Vorgehen die Genauigkeit des Abrichtens verbessern, denn bei Anwendung des neuen Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung wird die sogenannte Wirkrauhtiefe der Schleifscheibe verbessert.

Weitere Merkmale der Erfindung und die ihnen zugrunde liegenden mathematischen Erkenntnisse bilden Gegenstand der Unteransprüche und sind nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Diagramm, aus dem die Schleiftemperatur, die Schnittkraft und der Verschleiß der Schleifscheibe in Abhängigkeit von der Schnittgeschwindigkeit dargestellt sind für ein Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen Teilausschnitt einer Schleifscheibe mit zwei angetriebenen Rollen in schematischer Darstellung zur Wiedergabe der kinematischen Ve> hältnisse,

Fig.3 die Vorrichtung mit zwei Rollen zum Abrichten und Schärfen einer Schleifscheibe in der Seitenansicht und

Fig.4 die Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. 3 und

Fig.5 ein Diagramm mit der Abhängigkeit der Durchmesserverhältnisse der Antriebsräder von zwei Rollen zu der relativen Schnittgeschwindigkeit, die nachstehend auch als Abrichtgeschwindigkeit vbezeichnet ist.

Aus der Fig. 1 ist zu entnehmen, daß eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit ν grundsätzlich zu einer Senkung der Schnittkraft F führt, die in der Kurve F = f(v) dargestellt ist. Andererseits führt jedoch eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit ν fortlaufend zu einer Steigerung der Temperatur T wie sich aus der Kurve T = f(v)ergibt. Der Schleifscheibenverschleiß Sb ist in der Kurve Sb = f(v) dargestellt und es ist erkennbar, dali er ein Minimum bei bestimmter Schnittgeschwindigkeit va erreicht. Soll ein großer Schleifscheibenverschleiß Sb erzielt werden, so ist es vorteilhaft, mit einer geringeren Schnittgeschwindigkeit als K4, nämlich der Abrichtgeschwindigkeit ν zu arbeiten.

Werden zwei zwangsläufig angetriebene rotierende Rollen R\ und R₂ gemäß F i g. 2 mit einer sich drehenden, angetriebenen Schleifscheibe S in Berührung gebracht, so lassen sich unter Zuhilfenahme der in Fig.2 benutzten Kurzbezeichnungen folgende kinematische Abhängigkeiten erkennen.

Die Umfangsgeschwindigkeit Ks der Schleifscheibe 5 beträgt:

<'.v = ·"» ■ Ov^-»v [m/sec]. ;l)

Die Umfangsgeschwindigkeit vr \ der Rolle R\ beträgt:

'κι = -τ ■ Dri · "κι [m/sec] . (2)

Die Umfangsgeschwindigkeit v_K 2 der Rolle / beträgt:

J_K2 n_K2 [m/scc] .

Ds = Durchmesser der Schleifscheibe in mm.
Dr = Durchmesser der Abrichtrolle in mm.
ns = Drehzahl der Schleifscheibe in 1/min.
η R = Drehzahl der Rollein 1 /min.
/Jm = Drehzahl des Antriebsmotors in 1 /min.

ν = Abrichtgeschwindigkeit (nachstehend auch relative Schnittgeschwindigkeit genannt) in m/sec.

ίο Die jeweilige resultierende Schnittgeschwindigkeit zwischen der Schleifscheibe Sund einer Rolle Ry bzw. R₂ läßt sich wie folgt ausdrücken:

und

'1 I= !is I - Ii^-JIi I [msec] (4)

i"2 I= I i"s I - I'ä2 I [msec ]. (5)

Unter Berücksichtigung der in F i g. 2 angegebenen Drehrichtungen der Schleifscheibe S, der Rolle R\ und der Rolle R7 lassen sich die Zahlenwerte und Richtungen der resultierenden Schnittgeschwindigkeiten v_t und v₂ durch ein Zuordnen geeigneter Zahlenwerte von Dr i,

2> Dr 2, π« 1 und/Jr 2 in geeigneter Weise festlegen.

Auf Grund zahlreicher Versuche konnte die Erkenntnis gewonnen werden, daß die vorteilhaftesten Ergebnisse dann erreicht werden, wenn die Vektoren der resultierenden Schnittgeschwindigkeit vi und v₂ die aus

so der F i g. 2 zu ersehenden Richtungen aufweisen, d. h. entgegengerichtet sind. Bei einer derartigen Hervorbringung der Schleifrichtungen erfolgt nämlich eine sich ständig wechselnde Belastung des in Betracht gezogenen Punktes der Schleifscheibe. Das ergibt sich auch aus

j'i den Richtungen der Schnittkräfte Fi und F₂, die den Vektoren V₁ und v₂ entgegengerichtet sind. Eine solche Belastung jedes Punktes der Schleifscheibe wird erreicht unter den Voraussetzungen, daß:

'χ = ⁷' D_s

> ν μ = -τ · D κ

[msec] (61

und

Darin bedeuten:

v_x = .7 · D_s · n_s < v_R2 = .7 · Dr₂ ■ "r₂ [m/sec] .(7)
4-, Unter diesen Voraussetzungen gilt:

'Ί = ' ν - 'Ri = -τ (Os · "s - Dr₁ ■ "r, ) [m see] ₍χ)
und

'2 = 'r2 - i\v = -⁷IOr₂ · "r₂ — D_s · H_x) [m. see] . (9)

Aus den Formeln (8) und (9) geht hervor, daß sich jede beliebige Schleifscheibe, die durch ihren Durchmesser

V) Ds und ihre Drehzahl ns gekennzeichnet ist, durch ein Zuordnen entsprechender Zahlenwerte der Kenngrößen Dr 1, Dr 2, /Jr ι und /ι« 2 mit zwei beliebigen resultierenden Schnittgeschwindigkeiten "i und v₂ abrichten läßt. Dafür ist die in den Fig. 3 und 4

w beschriebene Vorrichtung besonders geeignet.

Die Vorrichtung zum Abrichten und Schärfen gemäß den F i g. 3 und 4 weist eine Grundplatte 1 auf, auf der zwei Rollen Ry und /?₂ jeweils in zwei Lagerböcken 2 bzw 3 drehbar gelagert sind. Außerdem trägt die

b^r> Grundplatte 1 den Antriebsmotor M für die beiden Rollen R\ und R₂. Auf der Welle des Motors M ist eine erste Riemenscheibe A befestigt, die durch einen ersten Riemen 4 über eine zweite Riemenscheibe R dip RdIIp

R] antreibt. Zwischen dieser Rolle R\ und der zweiten Rolle R₂ besteht eine kinematische Verbindung, die sich zusammensetzt aus der Riemenscheibe C der Rolle R\ sowie der Riemenscheibe D der Rolle R2, die durch den zweiten Riemen 5 miteinander verbunden sind.

Unter weiterer Berücksichtigung der Kurzbezeichnungen in Fig. 3, die sich insbesondere auf die Durchmesser der Riemenscheiben beziehen durch Voranstellung eines »D« zu der betreffenden Antriebsscheibe, lassen sich aus den vorgenannten Formeln (8) und (9) folgende Beziehungen ableiten:

i'i = -τ (D.s ■ n_s - Dm ■ n_M ■ —j [nv'sec]

(10)

r₂ = .-7 ( D_R2 ■ n„ ·

DA DC DB DD

D,.-/i_sVm/sec].(ll)

Aus der Gleichung (10) ergibt sich:
π · D ■ n_s — !',

PA

DB

Aus (1) und (12) ergibt sich:

v_s - '1

.7 ■ Do₁ ■ IU

(12)

.τ · D_x ■ n_s + r₂ Pri _ iVs_+j

D_R

.(13)

= |v₂| =

= Dr₂ = Dr .

Unter diesen Annahmen ändern sich die Formeln (12) und(13) wie folgt:

DA _ η ■ D_s ■ n_s - ν DB ~ η ■ D_R ■ n_s,

(12a)

DC DD

■ «χ + r

η ■ D_s ■ n_s — r

(13a)

der vorgenannten Formeln (12a) und (13a) dit Riemenscheiben-Durchmesser DA, DB, DC und DD se gewählt werden können, daß die durch den Durch messer DS und die Drehzahl ns gekennzeichnete Schleifscheibe mit der Schnittgeschwindigkeit ν durcl die Rollen R] und R₂ abzurichten ist. Dabei ist davoi auszugehen, daß letzthin die optimale resultierend« Schnittgeschwindigkeit bzw. Abrichtgeschwindigkeit ' von verschiedenen Einflußgrößen abhängig ist, unc

κι zwar insbesondere der Art des Schleifmittels, wie Naturdiamant, synth. Diamant oder kubisch kristalline! Bornitrid; sowie der Art der Bindung aus Kunsthar; oder beispielsweise Keramik oder Metall; sowie de Korngröße des Schleifmittels, der Konzentration de Schleifkörner, dem Werkstoff der Rollen sowie de Vorschubgeschwindigkeit ν und der Eingriffsgröße »e« wobei unter der Eingriffsgröße die Größe des Eingriff: der einzelnen Diamanten pro Umdrehung gemessen ir der Arbeitsebene und senkrecht zu der Vorschub richtung zu verstehen ist.

Für ein Beispiel sei jedoch davon ausgegangen, daf. die Schleifscheibe einen Durchmesser vor Ds = 400 mm hat und ihre Drehzahl be ns = 1500 · 1/min liegt. Wird weiter zugrunde gelegt daß die Rollen R\ und R₂ einen Durchmesser vor Dr ι = Dr 2 = 85 mm haben und die Drehzahl de Motors M pm = 2800 l/min beträgt, so kann man unlei diesen Voraussetzungen die Formeln (12a) und (13a) wie folgt umformen:

DA

Aus einer Reihe von Versuchen hat sich ergeben, daß die vorteilhaftesten Abrichtergebnisse zu erzielen sind, wenn die relativen Abrichtgeschwindigkeiten gleich sind und auch die Durchmesser der beiden Rollen gleich sind, d. h. also wenn

Weiterhin wurde es für nützlich erkannt, daß während des Abrichtens die Schleifscheibe S entsprechend dem Doppelpfeil U— Ugemäß F i g. 4 auf den beiden Rollen /?i und R₂ hin- und hergeführt wird, wobei die Wirkung noch gesteigert werden kann, wenn diese Rollen eine profilierte Oberfläche aufweisen.

Hinsichtlich des Werkstoffes der Oberflächen der Rollen R\ und R₂ hat sich gezeigt daß bereits mit Rollen aus handelsüblichem Stahl wie beispielsweise St 37 gute Abrichtergebnisse zu erzielen sind. Das schließt jedoch nicht die Möglichkeit der Verwendung von Rollen R\ und R₂ aus, die eine diamanthaltige oder borazonhaltige Oberfläche haben.

Es versteht sich im übrigen, daß unter Zuhilfenahme - 60000- V

DB	30	■τ	85	Γ	2 800
DA	119 '	10.7	— Γ
DB ~~

119

10.7-r

(12b)

wobei sich der Koeffizient 60000 ergibt aus der Umrechnung von m/sec in mm/min zum Zwecke de: Erhaltes dimensionsloser Gleichungen.

DC	.7-400-	Ii)OO	+ 6000Or	10.7 + 1
DD DC	.7-400- 10.7 + r	1500	- 60000 · 1-	IO.7-1
DD	10.7 -Γ			(1.

Der Verlauf der Abhängigkeit, der sich aus der Gleichungen (12b) und (13b) ergibt, läßt sich in einen Zweikoordinaten-System entsprechend F i g. 5 gra phisch darstellen. Unter Zuhilfenahme dieses Dia gramms kann man jeweils die entsprechenden Durch liicsserverhältnisse und zwar

DA j DC DB^UndDD

für die gewählte Abrichtgeschwindigkeit ν ablesen. Sol beispielsweise ν = 2,7 - == 8,5 m/sec sein, so stellt mar unter Zuhilfenahme des in F i g. 5 gezeigten Diagramm; fest, daß:

ti"*·

und TT^ =

sein sollte.
Diese beiden,

aus dem Diagramm abgelesene!

Zahlenwerte, lassen sich auch genau unter Zuhilfenahme der Formel (12b) und (13b) wie folgt berechnen:

DA _ 30 lO.-r-2,7.7 _ 219

DB " 119 * "119 ^{( JC)}

D£
DD

10.7 + 2,7.7
10.7 - 2,7.7

Diese Verhältnisse sind also erfüllt, wenn z. B.

Da = 109,5 mm; D_c = 63,5 mm und
Db = 59,5 mm; Do = 36,5 mm sind.

Für diese Riemenscheibendurchmesser gilt

400 ■ 1500 - 85 · 2800 ·

Es ist also erfüllt, daß

Vy = V₂ — 2,7 · .7
ist.

Noch einfacher als ein Auswechseln von Riemenscheiben zum Zwecke der Veränderung der Übersetzungsverhältnisse und damit der Abrichtgeschwindigkeit ν ist es, wenn die Übersetzungsgetriebe, und zwar einerseits zwischen dem Antriebsmotor Mund der ersten Rolle R\ und ggf. zusätzlich bei Verwendung einer zweiten Rolle A₂ das Übersetzungsgetriebe zwischen den beiden Rollen R\ und R₂ als stufenlos regelbare Getriebe ausgebildet sind. In diesem Fall ist es sehr einfach, in Abhängigkeit von der Beschaffenheit = 2,7 · .7 [m/sec]

der jeweils abzurichtenden Schleifscheibe und deren Durchmesser die optimale Abrichtgeschwindigkeit ν einzuregeln.

Die vorstehend beschriebene Ausführungsform weist als Ausgestaltung der Erfindung zwei Rollen R\ und R2 mit gleichem Durchmesser auf. Es ist aber statt dessen möglich, daß diese beiden Rollen unterschiedliche Durchmesser haben, wobei dann ihre Drehzahlen gleich sind, so daß sich praktisch die gleiche Wirkung ergibt, d. h. entgegengesetzte Schnittrichtungen bei gleichgroßen relativen Abrichtgeschwindigkeiten, vorausgesetzt, daß die geeigneten Antriebsmittel dafür gewählt werden.

Hier/u 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abrichten und Schärfen von Schleifscheiben mit zwei nacheinander zum Einsatz gelangenden Abrichtrollen, dadurch gekennzeichnet, daß beide Abrichtrollen drehantreibbar sind und die zweite Abrichtrolle mit der ersten Abrichtrolle entgegengesetzter Schnittrichtung, vorzugsweise mit gleichem Betrag der relativen Abrichtgeschwindigkeit, auf die Schleifscheibe einwirkt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rolle (Rt) durch ein erstes Übersetiungsgetriebe mit dem Antrieb (M) verbunden ist, wobei das Übersetzungsverhältnis