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"Gewindebohrerschleifen"
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Verfahren zum Schleifen eines Gewindebohrers Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Schleifen eines Gewindebohrers gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
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Das Schleifen von Gewindebohrern erfolgte bis jetzt in mehreren getrennten
Arbeitsgängen auf verschiedenen Werkzeugmaschinen. Für das Schleifen des Gewindes
werden Gewindeschleifmaschinen eingesetzt, bei welchen das rotierende Werkstück
in Achsrichtung an der mit Rillen versehenen, radial zustellbaren Schleifscheibe
vorbeigeführt wird. Bei neueren Gewindeschleifmaschinen (wie z.B. in der DE-PS 2'442'384
oder der DE-OS 2 952t610 beschrieben) wird in der gleichen Aufspannung auch der
Aussendurchmesser des Gewindes überschliffen und der fiinterschliff erzeugt. Aeltere
Gewindeschleifmaschinen sind dazu nicht in der Lage, so dass insbesondere der Hinterschliff
nachträglich auf Spezialmaschinen hergestellt werden muss.
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Nach der Fertigbearbeitung des Gewindes wird das Werkstück ausgespannt
und auf einer anderen Schleifmaschine wieder eingespannt, damit der Anschnitt geschliffen
und eventuell hinterschliffen werden kann. Der Hinterschliff des Anschnittes ist
unterschiedlich zu demjenigen des Gewindes.
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Das mehrmalige Ein- und Ausspannen des Werkstückes erhöht dessen Fertigungskosten,
was natürlich sehr nachteilig ist.
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Die Erfindung stellt sich nun zur Aufgabe, ein Schleifverfahren für
einen Gewindebohrer zu schaffen, bei welchem das mehrmalige Ein- und Ausspannen
entfällt, was zur Reduktion der Nebenzeiten und einer entsprechenden Senkung der
Fertigungskostenführensoll. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erz in dungsgemäss
durch das Verfahren, welches die in der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1 definierten
Merkmale aufweist.
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Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht auf einen spiralgenuteten
Gewindebohrer, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Gewindebohrer gemäss Fig. 1, und
Fig.
3 eine Schleifscheibe zum Schleifen des Gewindebohrers gemäss Fig. 1.
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Der Gewindebohrer 1 besteht aus einem Schaft 2, einem Gewindeteil
3 und einem Anschnitteil 4. Er weist vier Spiralnuten 11 auf, und die einzelnen
mit den Schneidzähnen versehenen Gewindepartien sind um die Grösse h hinterschliffen.
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Zum Schleifen des Gewindebohrers 1 dient die in der Fig. 3 dargestellte
Schleifscheibe 5, die mehrere Teilstücke umfasst. Die beiden gerillten Teilstücke
mit den Vorschleifzähnen 6 und den Fertigschleifzähnen 7 werden für die Erzeugung
des Gewindes verwendet, währenddem die kegelige Partie 8 mit dem Kegelwinkel «Ll
zum Schleifen des Bohreranschnittes 4 dient. Schliesslich ist noch eine zylindrische
Partie 9 vorhanden, mit welcher die Oberfläche des Bohrers im Anschluss an die Gewindebearbeitung
zylindrisch überschliffen wird.
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Der auf dem Werkstückschlitten einer Gewindeschleifmaschine in bekannter
Weise aufgespannte Gewindebohrer 1 wird in Längsrichtung z an der radial zustellbaren
Schleifscheibe 5 vorbeigeführt, wobei seine Rotation c so auf den Axialvorschub
abgestimmt ist, dass das gewünschte Gewinde entsteht.
Normalerweise
wird die Bearbeitung mehrere Schleifhübe erfordern, bei entsprechender Scheibengeometrie
könnte aber auch ein einziger Schleifhub genügen.
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Sobald die Schleifscheibe 5 auf den Sollwert eingefahren ist und das
volle Gewindeprofil entstanden ist, kommt die zylindrische Partie 9 mit der Oberfläche
des Bohrers in Berührung, so dass das Gewinde nun überschliffen werden kann. Wie
aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ist die kegelige Schleifscheibenpartie 8 so weit
radial zurückversetzt, dass sie wäh rend des Gewindeschleifens und des Ueberschleifens
mit dem Gewindebohrer nicht in Anlage kommt.
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Nach dem Gewindeschleifen und dem Ueberschleifen wird der Gewindebohrer
1 so weit axial zurückgefahren, dass der zu schleifende Anschnitt 4 gegenüber der
kegeligen Scheibenpartie liegt. Die axiale Bewegung des Bohrers wird nun ausgekoppelt
und die Schleifscheibe im Einstechvorschub in Radialrichtung r gegen den rotierenden
Bohrer 1 zugestellt, um den Anschnitt 4 zu bearbeiten. Falls beim Schleifen gleichzeitig
auch ein Hinterschliff erzeugt wird, muss vor Inangriffnahme des Abschnittschleifens
neben der Entkopplung der steigungserzeugenden Längsbewegung von der reinen Drehbewegung
auch die relative Winkellage des Bohrers und der Hinterschleifkurvenscheibe entsprechend
dem ...............
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Schraubenlinienverlauf der Spanfläche nachgeführt bzw. zurückgeführt
werden. Dies ist allerdings nur notwendig bei einem spiralgenuteten Gewindebohrer.
Da der Hinterschliff für das Gewinde und den Anschnitt eine unterschiedliche Grösse
aufweist, muss auch hier zwischen den beiden Bearbeitungsgängen eine entsprechende
Einstellung vorgenommen werden.
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Nach dem Anschnittschleifen wird das Werkstück gewechselt, der Längsvorschub
wieder eingekoppelt und die Hinterschliffgrösse und Hinterschlifflage für das Gewindeschleifen
eingestellt.
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Für das Schleifen des Gewindebohrers kommen verschiedene Schleifscheiben
in Frage. Jede Schleifscheibe muss zumindest aus zwei Abschnitten bestehen, nämlich
einem Abschnitt für das Gewindeschleifen und einem Abschnitt für das Anschnittschleifen.
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Der Abschnitt für das Gewindeschleifen kann eine oder mehrere Zahnrillen
aufweisen, um die Flanken und den Grund des Gewindeprofils zu schleifen. Es wäre
auch möglich, die Rillen mit dem genauen Gegenprofil des Gewindes auszubilden, so
dass auch der Aussendurchmesser mitgeschliffen bzw. mithinterschliffen werden könnte.
Bei einer einzigen Rille könnte diese mit
einem oder mit zwei seitlichen
Ansätzen versehen sein für das Schleifen des Aussendurchmessers. Es wäre auch möglich,
bei den Fertigprofilschleifrillen jede zweite Rille auszusetzen.
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Zweckmässigerweise weist die Gewindeschleifpartie ausser den Fertigschleifzähnen
mindestens einen Vorschleifzahn auf.
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Solche Vorschleifzähne sind gegenüber den Fertigschleifzähnen in zunehmendem
Masse zurückversetzt, um die beim Anschliff wirksamen Kräfte gleichmässig auf die
Zähne zu verteilen.
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Auch die Schleifscheibenzusammensetzung kann unterschiedlich sein,
z.B. in bezug auf Härte und Körnung, da die Schleifeigenschaften für das Anschnittschleifen
unterschiedlich sind zu denjenigen für das Gewindeschleifen. So kann für jede Bearbeitungsoperation
die optimal passende Schleifscheibenstruktur gewählt werden. Für den Aufbau der
Schleifscheibe kommen z.B. folgende Möglichkeiten in Frage: - Der Abschnitt für
das Gewindeschleifen und der Abschnitt für das Anschnitthinterschleifen bestehen
aus einem einzigen monolithischen Schleifkörper. Auch der Abschnitt für das Aussendurchmesserschleifen
kann Teil dieses monolithischen Schleifkörpers sein. Jede der beiden Schleifpartien
des monolithischen Schleifkörpers können verschiedene Charakteristiken aufweisen.
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- Die Abschnitte für das Gewindeschleifen und das Hinterschleifen
des Anschnittes sind aus zwei einzelnen Schleifkörpern zusammengesetzt. Diese können
z.B. auf einer gemeinsamen Spindel montiert sein und unter Umständen durch einen
Bund voneinander getrennt sein.
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- Jeder Teilschleifscheibenkörper wird die für die jeweilige Arbeitsoperation
optimale Schleifcharakteristik aufweisen.
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- Zur Erzeugung des Schleifscheibenprofils können verschiedene bekannte
Verfahren eingesetzt werden. So können ein oder mehrere der Abschnitte mit einer
stählernen Pressrolle oder einer Diamantrolle profiliert bzw. abgerichtet werden,
die das exakte Gegenprofil zum Schleifwerkzeug aufweisen. Das Abrichten bzw. Profilieren
der Schleifscheibenabschnitte könnte auch mit einem bahngesteuerten Abrichtwerkzeug
in Form eines Einzelkorndiamanten, eines Vielkorndiamantabrichters oder einer diamantbesetzten
schmalen Scheibe durchgeführt werden.
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Der Anschnittwinkel Oc ist bei den verschiedenen Gewindebohrertypen
nicht gleich. Falls zur Scheibenprofilierung teure Diamantrollen benützt werden,
ist es zweckmässig, diese als Satzrollen auszuführen. Dabei werden die Rollen zusammengesetzt
aus
dem Rollenteil für das Gewindeprofil und dem Rollenteil für den Anschnitt. Somit
sind nur für jede Steigung eine Gewinderolle und für jeden Anschnittwinkel oC eine
Anschnittrolle nötig. Die Rollen werden je nach Bedarf miteinander kombiniert.
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An die Werkzeugmaschine zur Fertigung des Gewindebohrers nach dem
vorbeschriebenen Verfahren werden folgende Anforderungen gestellt: - Die Grösse
des Hinterschliffes muss verstellbar sein, da das Gewinde und der Anschnitt einen
unterschiedlichen Hinterschliff aufweisen.
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- Der Axialvorschub zur Steigungserzeugung und die Rotation des Werkstückes
müssen entkoppelbar sein.
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- Die Lage des Hinterschliffes zwischen dem Gewinde- und dem Anschnittschleifen
muss nachgeführt bzw. zurückgeführt werden können. Diese Bedingung wird nur verlangt
bei der Bearbeitung von spiralgenuteten Gewindebohrern.
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In Frage kommt eine mit einer Hinterschloifvorrichtung versehene Maschine,
wie sie z.B. in der DE-OS 29 52 610 beschrieben
ist. Bei dieser
Maschine wird das Werkstück auf einen interschleifkörper eines längsverschiebbaren
Werkstückschlittens aufgespannt. Der Hinterschleifkörper weist eine Abtastrolle
auf, die gegen eine im Schlitten gelagerte Kurvenwalze anliegt. Die Oberfläche der
Kurvenwalze ist so geformt, dass bei einer axialen Verschiebung derselben unterschiedliche
Oszillationshtibe des Hinterschleifkörpers erzeugt werden.
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Die Survemfalze lasse sich auch während des Schleifvorganges kontinuierlich
nach Bedarf axial verstellen, so dass der Hinterschliff geändert werden kann. Auf
diese Weise ist es mögsich, das Gewinde des Gewindebohrers mit einem anderen Hinterschliff
zu versehen als der Anschnitt.
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An der Grundausstattung dieser Maschine müssen nun folgende Modifikationen
vorgenommen werden: Es wird eine Vorrichtung zur Entkopplung der steigungserzeugenden
Längsbewegung von der reinen Drehbewegung des Gewindebohrers angebaut. Ferner wird
eine Einrichtung vorgesehen, um die Winkellage des Gewindebohrers nach- bzw. zurückzuführen
zwischen den Bearbeitungsoperationen.
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Zweckmässigorweise wird der ganze Arbeitsprozess mechanisch oder elektronisch
vollautomatisch gesteuert wobei auch die Zu- und Wegführung der Werkstücke sich
vollautomatisch abwickelt.
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Das vorbeschriebene Verfahren weist verschiedene Vorteile auf. Da
das mehrmalige Ein- und Ausspannen des Werkstückes entfällt, werden die Fertigungszeit
und die Fertigungskosten reduziert. Die Gewindeschleifmaschine kann sehr wirtschaftlich
eingesetzt werden, da sie gleichzeitig für verschiedene Operationen verwendet werden
kann.
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