DE3202697C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feinprofilieren von mit superharten Werkstoffen, beispielsweise kubisch kristallinem Bornitrid oder Diamant, beschichteten Werkzeugen, insbesondere von einschichtig beschichteten Werkzeu­ gen mit vorgegebenem Profil.

Zur Herstellung von Werkstücken mit komplizierter Außen- oder Innenkontur, insbesondere von Verzahnungen, werden neben metal­ lischen Fräswerkzeugen keramische Profilschleifscheiben verwen­ det, die infolge ihres Verschleißes häufig nachgerichtet werden müssen. Hierfür werden separate oder an der Maschine angeordnete Abrichtvorrichtungen verwendet, deren Abrichtwerkzeuge aus einer hochwertigen Metallegierung oder aus Diamanten bestehen.

In letzter Zeit werden in zunehmendem Maß Schleifwerkzeuge ver­ wendet, bei denen ein metallischer Grundkörper mit einem super­ harten Werkstoff, beispielsweise mit kubisch kristallinem Bor­ nitrid oder Diamant, beschichtet ist. Diese Werkzeuge besitzen eine sehr große Genauigkeit und eine lange Standzeit, so daß bis­ her auf ein Abrichten verzichtet worden ist.

Falls mit einem mit superhartem Werkstoff beschichteten Werkzeug eine Bearbeitung mit extrem hoher Genauigkeit durchgeführt werden soll, ist es erforderlich, die Schneidfläche derartiger Werkzeuge feinzuprofilieren, um die aus dem Sollprofil hervorstehenden Teile des superharten Werkstoffes zu entfernen. Eine derartige Feinprofi­ lierung ist beispielsweise erforderlich, wenn mit einem mit super­ hartem Werkstff beschichteten Werkzeug eine Genauigkeit erzielt werden soll, die im Bereich weniger Mikron liegt. Eine solche Feinprofilierung von mit superhartem Werkstoff beschichteten Werk­ zeugen scheiterte bisher daran, daß die bekannten Abrichtwerkzeuge keine genügende Härte für den Profilierungsvorgang besitzen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feinprofilieren von mit superhartem Werk­ stoff beschichteten Werkzeugen mit vorgegebenem Profil zu schaffen, welche auf wirtschaftliche Weise das Einhalten höchster Genauig­ keiten bezüglich des vorgegebenen Profils ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das drehend angetrie­ bene Werkzeug im Bereich seiner Schneidfläche durch einen tangen­ tial zum Werkzeug ausgerichteten, entsprechend der vorgegebenen Kontur des Werkzeuges bahngesteuerten, gebündelten Elektronen- oder Laserstrahl durch Verdampfen der aus dem Sollprofil hervor­ stehenden Kristallspitzen profiliert wird.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Hochenergiestrahles, wie er beispielsweise durch die bekannten Elektronen- oder Laser­ strahlen gebildet wird, läßt sich auf wirtschaftliche Weise eine Feinprofilierung auch der superharten Schneidfläche eines diamant- oder bornitrid-beschichteten Werkzeuges erreichen, weil der ge­ bündelte und tangential zum Werkzeug ausgerichtete Strahl bei seinem Verlauf über die vorgegebene Kontur des Werkzeuges bei dem sich drehenden Werkzeug diejenigen Kristallspitzen oder Kri­ stallteile verdampft, die aus dem Sollprofil des Werkzeuges hervor­ stehen. Auf diese Weise läßt sich auch bei einschichtig beschichte­ ten Werkzeugen eine Oberflächengenauigkeit erreichen, die innerhalb weniger Mikron liegt. Insbesondere bei einschichtig beschichteten Werkzeugen, die auf der Oberfläche ihres metallischen Grundkörpers nur eine Lage von Kristallen besitzen, schafft das erfindungsgemäße Verfahren eine bis jetzt unbekannte Genauigkeit. Diese galvanisch beschichteten Werkzeuge besitzen in jüngster Zeit eine zunehmende Bedeutung.

Da es bei mehrschichtig beschichteten Werkzeugen, bei denen eine keramische, metallische oder Kunstharz-Bindung zwischen metallischen Grundkörper und superharter Beschichtung verwendet wird, vorkommen kann, daß bei der erfindungsgemäßen Feinprofilierung die Bindungs­ stoffe schmelzen und damit die vorhandenen Spankammern zwischen den Kristallen auffüllen, wird gemäß einem weiteren Merkmal des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, nach dem Feinprofilieren entsprechend dem Sollprofil die Schneidfläche des Werkzeuges erneut aufzurauhen. Dieses Aufrauhen kann bei mehrschichtig belegten Werkzeugen mit Metallbildung durch eine elektrolytische Aufrauhung vorgenommen werden. Bei Werkzeugen mit einer keramischen oder Kunstharz-Bindung kann das Aufrauhen durch Verwendung eines Silicium- Karbid enthaltenden Steines erfolgen, der nach dem Feinprofilie­ ren über das Sollprofil des Werkzeuges geführt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des voranstehend beschriebenen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das drehend antreibbare Werkzeug und das den Elektronen- oder Laserstrahl erzeugende Gerät derart gelagert sind, daß eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem tangential zum Werkzeug ausgerichteten Elektronen- oder Laserstrahl entlang einer vorgegebenen Bahn durch­ führbar ist. Die Relativbewegung kann einerseits dadurch erfolgen, daß das den Hochenergie-Strahl erzeugende Gerät entlang einer Bahn bewegt wird, während sich das zu profilierende Werkzeug dreht. Andererseits ist es möglich, daß sich drehende Werkzeug entlang einer Kurve zu bewegen, welches der vorgegebenen Kontur des Werk­ zeuges entspricht, wogegen das den Hochenergie-Strahl erzeugende Gerät ortsfest angeordnet ist.

Mit der Erfindung wird erstmals eine Möglichkeit geschaffen, die Schneidfläche von mit superharten Werkstoffen beschichteten Werkzeugen mit höchster Genauigkeit zu profilieren, und zwar unter Einsatz von praktisch verschleißlosen Profiliergeräten.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe einer Zeichnung erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Feinprofilierung einer Profilschleifscheibe mittels eines Hochenergie-Strahles in perspektivischer Ansicht und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teilschnittes durch die zu profilierende Schleifscheibe.

In Fig. 1 ist eine Profilschleifscheibe 1 dargestellt, die um eine Achse 2 drehbar gelaget ist. Der Querschnitt der Profil­ schleifscheibe 1 ist im oberen Teil schraffiert eingezeichnet. dieser Querschnitt läßt erkennen, daß die Profilschleifscheibe 1 aus einem metallischen Grundkörper 3 besteht, der im Bereich seiner Schneidfläche mit einer Beschichtung 4 aus superhartem Werkstoff versehen ist. Als superharter Werkstoff kommt beispielsweise Diamant oder kubisch kristallines Bornitrid in Frage.

Wie insbesondere aus der in größerem Maßstab gezeichneten Fig. 2 hervorgeht, ragen gerade bei einschichtig beschichtetem Grundkörper 3 Spitzen der den superharten Werkstoff bildenden Kristalle aus dem eingezeichneten Sollprofil hervor. Diese unerwünschte Ungenauig­ keiten bei der Bearbeitung ergebenden Kristallspitzen werden verdampft, wenn gemäß der zeichnerischen Darstellung ein gebündel­ ter Elektronen- oder Laserstrahl 5, welcher tangential zu der sich drehenden Profilschleifscheibe 1 ausgerichtet ist, entlang der Kontur der Schneidfläche geführt wird. Diese Schneidflächenkontur 6 ist in Fig. 1 eingezeichnet.

Die dieser Schneidflächenkontur 6 entsprechende Relativbewegung zwischen dem den Elektronen- oder Laserstrahl 5 erzeugenden Gerät 7 und der Profilschleifscheibe 1 kann durch eine bahngesteuerte Bewegung entweder der Profilschleifscheibe 1 oder des Gerätes 7 erfolgen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Relativbe­ wegung durch gleichzeitige Bewegung beider Teile hervorzurufen.

Während bei einem einschichtig mit superhartem Werkstoff belegten Grundkörper 3 ein Aufrauhen der feinprofilierten Schneidfläche nicht erforderlich sein wird, kann es bei mehrschichtig belegten Werkzeugen vorkommen, daß die die Beschichtung 4 auf dem Grund­ körper 3 haltende Bindung, die entweder aus Metall, Kunstharz oder keramischem Werkstoff besteht, beim Feinprofilierungsvorgang teilweise schmilzt und demgemäß die Spankammern in der Schneidflä­ che auffüllt. In diesem Fall kann nach dem Feinprofilieren die Schneidfläche aufgerauht werden, und zwar entweder durch elektro­ lytische Aufrauhung bei Verwendung einer metallischen Bindung oder durch mechanische Aufrauhung, beispielsweise durch Verwenden eines Silicium-Karbid-Steines, wenn als Bindung keramische Werk­ stoffe oder Kunstharz verwendet worden sind.

Die zeichnerische Darstellung zeigt, daß mit dem voranstehend be­ schriebenen Verfahren mit superharten Werkstoffen beschichtete Werkzeuge beliebiger Kontur mit höchster Genauigkeit profiliert werden können, ohne daß die Geräte zur Durchführung dieses Fein­ profilierungsvorganges einem Verschleiß unterworfen sind.

Claims (3)

1. Verfahren zum Feinprofilieren von mit superharten Werk­ stoffen, beispielsweise kubisch kristallinem Bornitrid oder Diamant, beschichteten Schleifwerkzeugen, insbesondere von einschichtig beschichteten Profilschleifwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß das drehend angetriebene Werkzeug (1) im Bereich seiner Schneidfläche durch einen tangential zum Werkzeug (1) ausgerichteten, entsprechend der vorgegebenen Kontur (6) des Werkzeuges (1) bahngesteuerten, gebündelten Elektronen- oder Laserstrahl (5) durch Verdampfen der aus dem Soll­ profil hervorstehenden Kristallspitzen profiliert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Feinprofilieren die Schneidfläche aufgerauht wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das drehend antreibbare Werkzeug (1) und das den Elektronen- oder Laserstrahl (5) erzeugende Gerät (7) derart gelagert sind, daß eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug (1) und dem tangential zum Werkzeug (1) ausgerichteten Elektronen oder Laserstrahl (5) entlang einer vorgegebenen Bahn (6) durch­ führbar ist.