DE3332807A1

DE3332807A1 - METHOD FOR GRINDING WORKPIECES

Info

Publication number: DE3332807A1
Application number: DE19833332807
Authority: DE
Inventors: Victor F. 05156 Springfield Vt. Dzewaltowski; Richard H. 05759 North Clarendon Vt. Gile
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1982-09-14
Filing date: 1983-09-12
Publication date: 1984-03-15
Also published as: CA1217056A; AU1876483A; JPS59134660A; GB2127725B; GB2127725A; FR2532873A1; BE897754A; CH660566A5; ES8502631A1; ES525564A0; IT1209910B; SE8304918L; SE8304918D0; IT8348945A0; BR8304961A; GB8323301D0; SE454493B

Description

HOEGER, STELLRECHT :& PARTNERHOEGER, LEGAL RIGHT: & PARTNER

PATENTANWi-TE UHLANDSTRASSE 14 c D 7CGC S~UTTGA^~ ■PATENTANWi-TE UHLANDSTRASSE 14c D 7CGC S ~ UTTGA ^ ~ ■

A 45 796 b Anmelder: Ex-Cell-0 CorporationA 45 796 b Applicant: Ex-Cell-0 Corporation

k - 176 2855 Coolidgek- 176 2855 Coolidge

6. September 1983 Troy, Michigan 48084September 6, 1983 Troy, Michigan 48084

USAUnited States

Verfahren zum Schleifen von WerkstückenProcess for grinding workpieces

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken mittels einer Hochleistungsschleifscheibe mit einem Hochleistungsschleifmaterial, insbesondere mit Schleifpartikeln aus kubischem Bornitrid und einem Bindemittelbestandteil.The invention relates to a method for grinding workpieces by means of a high-performance grinding wheel with a high-performance abrasive material, in particular with abrasive particles made of cubic boron nitride and a Binder component.

Die vorliegende Erfindung befasst sich also allgemein mit Schleifmaschinen und speziell mit einem verbesserten Verfahren zur Oberflächenkonditionierung bzw. zum Aufarbeiten der Schleiffläche von Hochleistungsschleifscheiben, insbesondere von Schleifscheiben mit kubischem Bornitrid als Schleifmaterial.Thus, the present invention is concerned generally with grinding machines, and particularly with an improved one Process for surface conditioning or for refurbishing the grinding surface of high-performance grinding wheels, in particular grinding wheels with a cubic shape Boron nitride as an abrasive material.

Es ist bekannt, daß bei Schleifmaschinen der äußere Umfang bzw. die Mantelfläche einer sich im Gebrauch verschleißenden Schleifscheibe auf verschiedene Arten aufgearbeitet bzw. abgerichtet werden kann. Beispielsweise kann zum Abrichten eine einzige Diamantspitze, ein Abrichtwerkzeug mit mehreren Diamantspitzen, ein .-rotierender Diamant oder eine Diamantwalze verwendet werden. Im einzelnen wird das optimale AbrichtverfahrenIt is known that the outer circumference or the lateral surface of a grinding machine is in use abrasive grinding wheel can be worked up or dressed in different ways. For example can dress a single diamond tip, a dressing tool with several diamond tips, a rotating Diamond or a diamond roller can be used. In detail, the optimal dressing method

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weitgehend dadurch bestimmt, welche Schleifarbeiten mit der abzurichtenden Schleifscheibe durchzuführen sind.largely determined by what grinding work are to be carried out with the grinding wheel to be dressed.

Die meisten automatischen Schleifmaschinen arbeiten mit Schleifscheiben, die sich relativ schnell verbrauchen, beispielsweise mit Schleifscheiben aus Aluminiumoxid (Korund) oder Siliziumkarbid, welche periodisch mit einem relativ verschleißfesten Werkzeug, insbesondere einem Diamantwerkzeug, abgerichtet werden. Da bei diesen Maschinen die Schleifscheibe ihre Schleifwirkung im allgemeinen einbüßt, bevor hinsichtlich der Abmessungen bzw. der Form ein stärkerer Verschleiß eintritt, muß das Abrichten derartiger Schleifscheiben im allgemeinen erfolgen, ehe eine unzulässige üngenauigkeit hinsichtlich der Abmessungen der geschliffenen Werkstücke eintritt. Da ferner der Abstand zwischen der Oberfläche eines fertig bearbeiteten Werkstücks und der Abrichtebene des Abrichtwerkzeugs einen festen Wert behält, muß bei -automatischen Schleifmaschinen der betrachteten Art lediglich der Abstand zwischen der Schleifscheibe und der Abrichtwerkzeug/Werkstück-Kombination periodisch verringert werden. Diese Abstandsverringerung V7ird als "Kompensation" bzw. "Abricht-Kompensation" bezeichnet. In Abhängigkeit von der Maschinenkonstruktion wird die Kompensation dabei entweder durch Nachstellen der Schleifscheibe oder des Trägers für Werkstück und Abrichtwerkzeug herbeigeführt. In beiden Fällen erfolgt die Kompensation dabei gewöhnlich unmittelbar vor dem Vorbeiführen der Schleifscheibe an dem Abrichtwerkzeug, wobei das Abrichtwerkzeug vonMost automatic grinding machines work with grinding wheels that wear out relatively quickly, for example with grinding wheels made of aluminum oxide (corundum) or silicon carbide, which periodically with a relatively wear-resistant tool, in particular a diamond tool, are dressed. As with these Machine the grinding wheel its grinding action generally forfeits before greater wear and tear occurs in terms of dimensions or shape, must dress such grinding wheels in general take place before an impermissible inaccuracy with regard to the dimensions of the ground workpieces entry. Furthermore, since the distance between the surface of a finished workpiece and the The dressing level of the dressing tool retains a fixed value, must be observed in automatic grinding machines Type only the distance between the grinding wheel and the dressing tool / workpiece combination are periodically reduced. This distance reduction V7 is called "compensation" or "dressing compensation" designated. Depending on the machine design, the compensation is either brought about by readjusting the grinding wheel or the carrier for the workpiece and the dressing tool. In both cases, the compensation usually takes place immediately before the grinding wheel is passed on the dressing tool, the dressing tool from

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der Schleifscheibe eine Materialmenge entfernt, die dem Maß der Nachstellung entspricht, so daß die relativen Positionen der kritischen Flächen der Schleifscheibe, des Werkstücks und des Abrichtwerkzeugs nach dem Abrichten im wesentlichen die gleichen sind wie vor der Nachstellung zum Zwecke der Kompensation.the grinding wheel removes an amount of material that corresponds to the Degree of readjustment, so that the relative positions of the critical surfaces of the grinding wheel, of the workpiece and the dressing tool after dressing are essentially the same as before readjustment for the purpose of compensation.

Bei modernen Hochleistungsschleifscheiben mit Schleifpartikeln aus Diamant oder kubischem Bornitrid ergeben sich demgegenüber gewisse Schwierigkeiten bei der Realisierung eines vollautomatischen Schleifverfahrens. Diese Schwierigkeiten werden direkt von der extremen Verschleißfestigkeit derartiger Schleifscheiben hervorgerufen, deren Einsatz gerade wegen dieser Verschleißfestigkeit so attraktiv ist. Hochleistungsschleifscheiben mit den angegebenen Schleifmaterialien nutzen sich außerordentlich langsam ab und in den meisten Fällen sehr gleichmäßig. In einigen Fällen zeigt sich die Notwendigkeit für ein Abrichten einer Schleifscheibe mit kubischem Bornitrid durch eine Zunahme der Rauhigkeit der geschliffenen Werkstückoberfläche. In den meisten Fällen besteht die angemessene Reaktion auf diesen Effekt darin, daß man die Scheibe zur Kompensation um einen geringen Betrag von beispielsweise 2,5 um nachstellt und dann mit einem rotierenden Diamanten als Abrichtwerkzeug abrichtet. In diesem Fall wird also wieder eine relativ weiche Schleifscheibe, mit einem relativ harten bzw. verschleißfesten Abrichtwerkzeug abgerichtet, wie dies beispielsweise beim Abrichten von Korund-Scheiben der Fall ist. Auch das anfängliche Richten einer Hochleistungs-With modern high-performance grinding wheels with grinding particles made of diamond or cubic boron nitride In contrast, certain difficulties arise in the implementation of a fully automatic grinding process. These Difficulties are caused directly by the extreme wear resistance of such grinding wheels, the use of which is so attractive precisely because of this wear resistance. High-performance grinding wheels with the specified abrasive materials wear extremely slowly and, in most cases, very slowly evenly. In some cases the need for dressing a grinding wheel with a cubic is shown Boron nitride due to an increase in the roughness of the ground workpiece surface. In most cases it exists the appropriate response to this effect is to move the disc by a small amount to compensate readjusts of, for example, 2.5 µm and then dresses it with a rotating diamond as a dressing tool. In this case, a relatively soft grinding wheel is used again, with a relatively hard or wear-resistant one Dressing tool dressed, as is the case, for example, when dressing corundum disks. Even the initial straightening of a high-performance

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schleifscheibe zum Äbtragen einer Exzentrizität nach der Montage fällt in diese Kategorie von Abrichtmaßnahmen .grinding wheel for removing an eccentricity assembly falls into this category of dressing measures.

In vielen Fällen zeigt sich die Notwendigkeit für ein Abrichten der Schleiffläche jedoch daran, daß die Schleifwirkung bzw. Schärfe der Schleifscheibe abnimmt/ was aus einem Anstieg der Antriebskraft und der Temperatur deutlich wird» Die Ursache für diese Effekte besteht dabei im Verlust von einzelnen Diamant- bzw. Bornitrid-Partikeln, die weit genug über das Bindemittelmaterial bzw, die Matrix der Schleifscheibe vorstehen. Um hier Abhilfe zu schaffen ist es erforderlich, einen Teil der Matrix abzutragen bzw. zu erodieren, ohne die Schleifpartikel in merklichem Umfang zu verschleißen oder auszubrechen. Dies lässt sich dadurch erreichen, daß man mit der Schleifscheibe ein relativ weiches Abrichtmaterial schleift, welches beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid umfasst und in Form eines stationär gehalterten Stabes oder einer rotierenden Walze bzw. Scheibe vorliegt. Die Walze oder Scheibe kann dabei entweder motorisch angetrieben sein oder mit einer Bremsvorrichtung ausgestattet sein, welche die Drehzahl des Abrichtwerkzeugs bei dessen Antrieb durch die Hochleistungsschleifscheibe begrenzt.In many cases, however, the need for dressing the grinding surface shows that the Grinding effect or sharpness of the grinding wheel decreases / which becomes clear from an increase in the driving force and the temperature »The cause of these effects consists thereby in the loss of individual diamond or boron nitride particles, which far enough over the binder material or, protrude from the matrix of the grinding wheel. To remedy this it is necessary to have a To remove or erode part of the matrix without wearing the abrasive particles to any noticeable extent or break out. This can be achieved by using a relatively soft dressing material with the grinding wheel grinds, which comprises, for example, aluminum oxide or silicon carbide and in the form of a Stationary held rod or a rotating roller or disk is present. The roller or disc can either be motor-driven or equipped with a braking device, which the speed of the dressing tool is limited when it is driven by the high-performance grinding wheel.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere zum Abrichten von Hochleistungsschleifscheiben, anzugeben, welches ein voll-Based on the prior art, the invention is based on the object of a method for grinding Workpieces, especially for dressing high-performance grinding wheels, indicate which is a full

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automatisches Schleifen von Werkstücken gestattet. Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man die Hochleistungsschleifscheibe jeweils nach Erreichen einer vorgegebenen Verschleißtiefe abrichtet, indem man sie bis auf eine vorgegebene Tiefe in ein sich im Einsatz verbrauchendes Abrichtwerkzeug hineinlaufen lässt.automatic grinding of workpieces permitted. In the case of the method, this task is specified at the beginning Kind according to the invention solved in that one the high-performance grinding wheel each after reaching a given depth of wear by dressing it down to a given depth in a dressing tool that consumes during use can be run into it.

Mit anderen Worten befasst sich die Erfindung also mit einem Abrichtverfahren zum Konditionieren der Schleiffläche einer Hochleistungsschleifscheibe, bei dem mit einem sich im Betrieb verbrauchenden Abrichtwerkzeug gearbeitet wird. Da das relativ weiche stab- oder scheibenförmige Abricht- bzw. Konditionierwerkzeug beim Abrichtvorgang einem beträchtlichen Verschleiß unterliegt, wird dieser Verschleiß erfindungsgemäß beim automatischen Schleifen berücksichtigt, indem eine entsprechende Nachstellung vorgenommen wird. Weiterhin wird erfindungsgemäß der beim' Schleifen einer Vielzahl von Werkstücken (und nicht infolge der Abrichtvorgänge)auftretende Verschleiß der Hochleistungsschleifscheibe berücksichtigt, wobei das Ausmaß bzw. der Betrag des Verschleisses im Hinblick auf die Tatsache, daß sich die Schleifscheibe von außen nach innen abnützt, als Verschleißtiefe bezeichnet wird.In other words, the invention is concerned with a dressing method for conditioning the grinding surface a high-performance grinding wheel with a dressing tool that is consumed in operation is used. Since the relatively soft rod or Disc-shaped dressing or conditioning tool is subject to considerable wear during the dressing process, this wear is according to the invention in the automatic Grinding is taken into account by making a corresponding adjustment. Will continue according to the invention that which occurs when grinding a large number of workpieces (and not as a result of the dressing processes) Wear of the high-performance grinding wheel taken into account, the extent or the amount of wear in terms of the fact that the grinding wheel wears from the outside inwards, called the depth of wear.

Speziell ist es ein Ziel : der Erfindung, hinsichtlich des Verschleisses und der Konditionierung der Schleiffläche einer Hochleistungsschleifscheibe mit Hoch-In particular, it is an aim of the invention, with regard to the wear and the conditioning of the grinding surface a high-performance grinding wheel with high

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leistungsschleifpartikeln und einem Bindemittelbestandteil durch Abrichten mit einem relativ weichen Abrichtwerkzeug Verbesserungen zu erreichen. Dabei wird erfindungsgemäß eine bestimmte Verschleißtiefe vorgegeben, welche an der Hochleistungsschleifscheibe zwischen zwei Abrichtvorgängen auftreten darf. Außerdem wird die Position der Hochleistungsschleifscheibe nach bzw. während des Schleifens jedes Werkstücks bzw. einzelner Werkstücke nachgestellt, wobei die Nachstellbewegung den normalen Zufuhr™ bzw. Anstellbewegungen zwischen der Schleifscheibe und dem jeweils zu bearbeitenden Werkstück überlagert wird, um den inkrementeilen Verschleiß der Schleifscheibe zu kompensieren und den wirksamen Verschleiß, d.ho die Auswirkung des eingetretenen Verschleisses auf die Maßhaltigkeit der geschliffenen Werkstücke, innerhalb der Toleranzen für die Werkstücke zu halten, bis schließlich die vorgegebene Versdhleißtiefe erreicht ist. Anschließend wird die·Hochleistungsschleifscheibe bezüglich des beim Abrichtvorgang verschleißenden Abrichtwerkzeugs derart positioniert bzw. verfahren, daß die Tiefe,mit der die Schleifscheibe in das Abrichtwerkzeug eindringt bzw. das Maß,um welches das Abrichtwerkzeug beim Abrichtvorgang abgearbeitet ^λ wird, etwa eine Größenordnung größer ist als die vorgegebene Verschleißtiefe der Schleifscheibe, so daß sichergestellt ist, daß die einzelnen Schleifpartikel des Hochleistungsschleifmaterials der Schleifscheibe ausreichend weit über die Matrix bzw. den Bindemittelbestandteil derselben vorstehen,sodaß im Anschluß an das Konditionieren, Abrichten bzw. Aufarbeiten wiederperformance abrasive particles and a binder component to achieve improvements by dressing with a relatively soft dressing tool. According to the invention, a certain depth of wear is specified which may occur on the high-performance grinding wheel between two dressing processes. In addition, the position of the high-performance grinding wheel is readjusted after or during the grinding of each workpiece or individual workpieces, the readjustment movement being superimposed on the normal supply or adjustment movements between the grinding wheel and the workpiece to be machined in order to compensate for the incremental wear of the grinding wheel and to keep the effective wear, i.e. the effect of the wear that has occurred on the dimensional accuracy of the ground workpieces, within the tolerances for the workpieces until the specified wear depth is finally reached. Then · superabrasive grinding wheel is positioned with respect to the wear end when dressing the dressing tool in such a way, or the method that the depth to which the grinding wheel penetrates into the dressing and the extent to which the dressing tool is ^λ executed during the dressing, an order of magnitude greater than the specified depth of wear of the grinding wheel, so that it is ensured that the individual abrasive particles of the high-performance abrasive material of the grinding wheel protrude sufficiently far beyond the matrix or the binder component of the same, so that after conditioning, dressing or reconditioning again

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eine hohe Schleif- bzw. Schneidleistung der Hochleistungsschleifscheibe erreicht wird. a high grinding or cutting performance of the high-performance grinding wheel is achieved.

Gemäß einem weiteren Ziel bzw. gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Dopppelkompensationsverfahren zum Konditionieren einer Hochleistungsschleifscheibe angegeben, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: man schleift eine vorgegebene Zahl von Werkstücken bis eine erste vorgegebene Verschleißtiefe der Hochleistungsschleifscheibe erreicht ist. Man konditioniert die Schleifscheibe periodisch, indem man mit der Schleifscheibe einen Materialabtrag einer zweiten vorgegebenen Tiefe ah einem sich verbrauchenden Abrichtwerkzeug herbeiführt, man führt eine erste Kompensation herbei, indem man die Position der Hochleistungsschleifscheibe bezüglich der Werkstücke derart korrigiert, daß die wirksame Verschleißtiefe im Bereich der gewünschten Werkstücktoleranzen gehalten wird und man bewirkt eine zweite Kompensation, indem man die Schleiffläche der Hochleistungsschleifscheibe in Kontakt mit der Arbeitsfläche des Abrichtwerkzeugs bringt und die Schleifscheibe dann entsprechend der zweiten vorgegebenen Tiefe in das Abrichtwerkzeug vorrücken lässt und die Schleifscheibe anschließend wieder in ihre Ausgangsposition zurückführt, und zwar jedesmal, wenn ein erneutes Abrichten bzw. Konditionieren derselben erfolgt.According to a further objective or according to a preferred embodiment of the method according to the invention, a Double compensation method for conditioning a high-performance grinding wheel specified, which by the following steps are marked: you grind a specified number of workpieces up to a first predetermined wear depth of the high-performance grinding wheel is reached. You condition them Grinding wheel periodically by using the grinding wheel to remove a second material Depth ah brings about a wearing dressing tool, an initial compensation is brought about by one corrects the position of the high-performance grinding wheel with respect to the workpieces in such a way that the effective depth of wear is kept in the range of the desired workpiece tolerances and one causes a second compensation by making the grinding surface of the high-performance grinding wheel in contact with the work surface of the dressing tool and then the grinding wheel according to the second predetermined Depth can advance into the dressing tool and then the grinding wheel back into its starting position returns, each time a renewed dressing or conditioning of the same takes place.

Gemäß einem weiteren Ziel bzw. einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein verbessertesAccording to a further object or a further preferred embodiment of the invention, there is an improved one

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Doppelkompensationsverfahren dadurch realisiert, daß man eine Werkstückhalterung und eine Abrichtwerkzeughalterung fest in einer vorgegebenen gegenseitigen Lage anordnet und daß man die Hochleistungsschleifscheibe auf einer beweglichen Plattform, insbesondere an einem Kreuzschlitten, montiert. Die Plattform wird erfindungsgemäß mittels Antriebseinrichtungen unter Steuerung durch eine programmierbare Steuereinheit angetrieben, die so programmiert wird, daß sie die Schleifscheibe nach einer vorgegebenen Anzahl von Schleifzyklen und nach Erreichen einer entsprechenden ersten vorgegebenen Verschleißtiefe in Kontakt mit der Abrichtfläche des Abrichtwerkzeugs bringt. Weiterhin wird die Steuereinheit so programmiert, daß einerseits die normalen Anstellbewegungen der Schleifscheibe bezüglich der Werkstücke herbeigeführt werden und zusätzlich gemäß einem vorgegebenen Zeit- bzw. Fahrplan Kompensationsbewegungen, die dafür sorgen, daß die wirksame Verschleißtiefe der Schleifscheibe innerhalb der gewünschten Werkstücktoleranzen bleibt» Schließlich wird die Steuereinheit auch noch so programmiert, daß bei jedem neuen Abrichten der Schleifscheibe deren Schleiffläche zunächst bis auf eine vorgegebene Tiefe in das Abrichtwerkzeug hineingefahren und dann wieder von dem Abrichtwerkzeug zurückgezogen wird, wobei die Eindringtiefe der Hochleistungsschleifscheibe in das Abrichtwerkzeug etwa eine Größenordnung größer gewählt wird als die vorgegebene Verschleißtiefe der Schleifscheibe zwischen zwei Abrichtvorgängen „Double compensation process realized in that a workpiece holder and a dressing tool holder are fixed in a predetermined mutual position arranges and that the high-performance grinding wheel on a movable platform, in particular on a Cross slide, mounted. According to the invention, the platform is under control by means of drive devices driven by a programmable control unit which is programmed to control the grinding wheel after a predetermined number of grinding cycles and after reaching a corresponding first predetermined Brings depth of wear into contact with the dressing surface of the dressing tool. Furthermore, the control unit programmed so that on the one hand the normal pitch movements of the grinding wheel with respect to the workpieces are brought about and, in addition, compensation movements according to a specified time or timetable, which ensure that the effective depth of wear of the grinding wheel is within the desired workpiece tolerances remains »After all, the control unit is also programmed in such a way that every new dressing of the grinding wheel, the grinding surface of which is first moved into the dressing tool to a specified depth and then withdrawn again from the dressing tool, wherein the depth of penetration of the high-performance grinding wheel into the dressing tool is about an order of magnitude is chosen greater than the specified depth of wear of the grinding wheel between two dressing processes "

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung noch näher erläutert, deren einzige Figur eine perspektivische Darstellung der wesentlichen Teile - Schleifscheibe, Werkstückhalterung, Abrichtwerkzeug - einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Schleifmaschine zeigt.Further details and advantages of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing, the only figure of which is a perspective view of the essential parts - grinding wheel, workpiece holder, Dressing tool - a grinding machine suitable for carrying out the method according to the invention shows.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung eine elektromechanische Innenschleifmaschine 10 mit einer Station bzw. mit einer Schleifscheibenspindel, die auf einem Kreuzschlitten montiert ist, welcher durch Antriebsmotoren angetrieben wird, die durch eine CNC-Steuerung gesteuert werden, bei der die Prinzipien einer früheren Anmeldung der Anmelderin (US-Serial No. 152,286 vom 22. Mai 1980) verwirklicht sind. Gemäß dieser früheren Anmeldung kann jede geeignete programmierbare Steuereinheit verwendet werden, beispielsweise eine programmierbare Steuereinheit des Typs Bryant Serie 75 der Firma Westinghouse Electric Corporation, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, USA. Eine geeignete Vorschubsteuerung ist als Ein-Karten-Computer des iTyps 80/05 von der Firma INTEL Corporation, Santa Clara, Kalifornien, USA,erhaituch. Für die Antriebsmotoren können geeignete Servoeinheiten verwendet werden, wie sie von der Firma Hyper Loop, Inc., Bridgeview, Illinois, USA, unter dem Warenzeichen "HYAMP" vertrieben werden. Bei den betreffenden Servoeinheiten handelt es sich um Servoantriebe für Gleichstrommotoren mit gesteuerten Halbleiter-Gleichrichtern, welcher einen Gleichstrom liefern, der in einem weiten DrehzahlbereichIn detail, the drawing shows an electromechanical one Internal grinding machine 10 with a station or with a grinding wheel spindle on a compound slide is mounted, which is driven by drive motors that are controlled by a CNC controller, which embodies the principles of Applicant's earlier application (US Serial No. 152,286 dated May 22, 1980) are. In accordance with this earlier application, any suitable programmable controller can be used for example a programmable controller of the type Bryant 75 series from Westinghouse Electric Corporation, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, USA. A suitable feed control is as a one-card computer of the iType 80/05 from the company INTEL Corporation, Santa Clara, California, USA. Suitable servo units can be used for the drive motors as used by Hyper Loop, Inc., Bridgeview, Illinois, USA, under the trademark "HYAMP". With the relevant servo units are servo drives for DC motors with controlled semiconductor rectifiers, which is a Deliver direct current over a wide speed range

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eine exakte Drehzahlregelung ermöglicht. Andere geeignete Servoantriebe sind von der Firma General Electric Company, Charlottsville, Virginia, USA, unter der Bezeichnung "Size 50" erhältlich.enables precise speed control. Other suitable Servo drives are from the General Electric Company, Charlottsville, Virginia, USA, under the designation "Size 50" available.

Für jede Achse ist ein Gleichstrom-Servomotor vorgesehen» Geeignete Servomotoren werden von der Firma Torque Systems Incorporated, Waltham, Massachusetts, USA, unter dem Warenzeichen "SNAPPER" mit den Typenbezeichnungen 3435 und 5115 und sind auch bei anderen Firmen erhältlich. Als integrale Bestandteile der Servomotoren sind dabei Drehwinkelgeber bzw. -codierer oder Tachodynamos vorgesehen, die in einer Rückkopplungsschleife liegen und im Handel von verschiedenen Firmen erhältlich sindo Beispielsweise ist ein präziser, linear arbeitender Drehwinkelgeber bzw. -wandler unter der Bezeichnung "INDUCTOSYN" von der Firma Farranc Controls, Valhalla, New York, USA, erhältlich. Ein optischer Drehwinkelcodierer ist von der Firma Dynamics Research Corporation, Wilmington, Maryland, USA, unter der Typenbezeichnung DRC-35 erhältlich.A DC servo motor is provided for each axis »Suitable servo motors are supplied by the company Torque Systems Incorporated, Waltham, Massachusetts, USA, under the trademark "SNAPPER" with the type designations 3435 and 5115 and are also available from other companies. As an integral part of the servo motors rotary encoder or encoder or tacho dynamos are provided in a feedback loop and are commercially available from various companies o For example, a precise, linear rotary encoder or converter under the name "INDUCTOSYN" from Farranc Controls, Valhalla, New York, USA. An optical rotary encoder is from the company Dynamics Research Corporation, Wilmington, Maryland, USA, under the type designation DRC-35.

Im einzelnen zeigt die Zeichnung die Schleifmaschine 10 mit einem konventionellen Maschinenbett bzw. mit einer Brücke 12, an der ein konventioneller, feststehender Spindelkopf 13 montiert ist. Der Spindelkopf 13 kann in beliebiger konventioneller Weise aufgebaut sein und umfasst eine Spannvorrichtung 15 zum Einspannen eines Werkstücks W. Die Spannvorrichtung kann durch einen Motor über einen Riementrieb, wie er in derIn detail, the drawing shows the grinding machine 10 with a conventional machine bed or with a bridge 12 on which a conventional, fixed Spindle head 13 is mounted. The spindle head 13 can be constructed in any conventional manner be and comprises a clamping device 15 for clamping a workpiece W. The clamping device can by a motor via a belt drive, as it is in the

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eingangs erwähnten früheren Anmeldung beschrieben ist, zu einer Drehbewegung angetrieben werden.earlier application mentioned at the beginning is described, are driven to rotate.

Wie die Zeichnung zeigt, ist ferner ein Schleifstein bzw. eine Schleifscheibe 17 vorgesehen, welche auf der in der Zeichnung rechten Seite der Maschine an einem Schlitten 19 montiert ist, der gemäß der früheren Anmeldung als Kreuzschlitten ausgebildet ist. Dabei versteht es sich,daß die Steuerung der Schleifmaschine gemäß der Erfindung in der Lage ist, beliebig kombinierte Bewegungen der Schleifscheibe auf der Schlittanordnung zu steuern. Die Schleifscheibe 17 ist eine Schleifscheibe mit besonders hoher Schleifwirkung, bei der Partikel aus Diamant oder kubischem Bornitrid eine besonders hohe Schleifwirkung entfalten und durch eine Matrix derart zusammengehalten werden, daß die freien Enden der Partikel aus dem Material der Matrix vorstehen und eine Arbeitsfläche für die Bearbeitung des Werkstücks W bilden.As the drawing shows, a grinding stone or a grinding wheel 17 is also provided, which on the in the drawing on the right side of the machine is mounted on a slide 19, which according to the earlier application is designed as a cross slide. It goes without saying that the control of the grinding machine according to the invention is capable of any combined movements of the grinding wheel on the carriage assembly to control. The grinding wheel 17 is a grinding wheel with a particularly high grinding effect, in which Particles made of diamond or cubic boron nitride develop a particularly high grinding effect and through a Matrix are held together in such a way that the free ends of the particles protrude from the material of the matrix and form a work surface for machining the workpiece W.

An der Brücke 12 ist ferner auf einer Verlängerung 21 eine Abrichteinheit 20 montiert, die sich kragarmförmig über die Mitte des Schleifbereichs erstreckt. Die Ab- · richteinheit 20 besitzt eine Basis 31 , die mittels Schrauben 23, welche in T-Schlitze 25 eingreifen, an der Verlängerung 21 befestigt ist. Eine Basiseinheit 35 des Schlittens.ist an der Basis 31 in Querrichtung einstellbar montiert. Die Basiseinheit 35 besitzt außerdem ein in Querrichtung verlaufendes Teilstück 43, welches sich nach oben erstreckt und eine seitlicheOn the bridge 12, a dressing unit 20 is also mounted on an extension 21, which is in the form of a cantilever arm extends across the center of the grinding area. The dressing unit 20 has a base 31, which by means of Screws 23, which engage in T-slots 25, are attached to the extension 21. A base unit 35 of the carriage. Is at the base 31 in the transverse direction adjustable mounted. The base unit 35 also has a section 43 extending in the transverse direction, which extends upwards and one to the side

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Stützwand für eine Äbrichtanordnung 45 bildet. Die Abrichtanordnung 45 umfasst dabei ein sich im Einsatz verbrauchendes Abrichtwerkzeug 47.Forms support wall for a breaking arrangement 45. The dressing arrangement 45 here comprises a dressing tool 47 which is consumed in use.

Im Betrieb dreht sich die Schleifscheibe 17,um die Bohrung und/oder eine Fläche eines Werkstücks W zu schleifen. Dabei xverden über den Längsschlitten des Kreuzschlittens 19 Bewegungsfolgen der Schleifscheibe 17 herbeigeführt, wie z.B. ein schnelles Anfahren, ein langsamer Arbeitsvorschub, eine schnelle Rückwärtsbewegung und ein Zurückziehen der Schleifscheibe 17 aus dem Arbeitsbereich. Mit Hilfe des Querschlittens des KreuzSchlittens 19 werden Positionier- und Kompensationsbewegungen der Schleifscheibe 17 herbeigeführt, wobei die Kompensationsbewegungen einen Ausgleich für den Abrieb der Schleifscheibe beim Schleifen der einzelnen Teile gewährleisten. Das zugehörige Steuersystem ist in der früheren Anmeldung beschrieben und muß daher hier nicht näher erläutert werden.In operation, the grinding wheel 17 rotates around the bore and / or to grind a surface of a workpiece W. Thereby xverden over the longitudinal slide of the cross slide 19 Sequences of movements of the grinding wheel 17 brought about, such as a fast approach, a slow work feed, a fast backward movement and withdrawing the grinding wheel 17 from the work area. With the help of the cross slide of the Cross slide 19, positioning and compensation movements of the grinding wheel 17 are brought about, with the compensation movements compensate for the abrasion of the grinding wheel when grinding each Parts guarantee. The associated control system is described in the earlier application and must therefore not be explained in detail here.

Zum Konditionieren bzw. Abrichten wird die Schleifscheibe 17 von dem Kreuzschlitten 19 zu der Abrichteinheit 20 bewegt, wo das Konditionieren bzw. Abrichten mit Hilfe des relativ weichen Abrichtwerkzeugs 47 erfolgt, ttfelches beispielsweise mit Materialien wie Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid hergestellt ist- Diese Materialien zeichnen sich dadurch aus, daß sie weicher sind als die extrem harten Schleifpartikel der Schleifscheibe 17 j, jedoch ausreichend hart, um die Bindemittel-Matrix der Schleifscheibe 17 abzutragen.The grinding wheel is used for conditioning or dressing 17 from the compound slide 19 to the dressing unit 20 moves, where conditioning or dressing takes place with the aid of the relatively soft dressing tool 47, For example, ttfelches with materials such as aluminum oxide or silicon carbide- These materials are characterized by the fact that they are softer are considered to be the extremely hard abrasive particles of the grinding wheel 17 j, but sufficiently hard to form the binder matrix the grinding wheel 17 to be removed.

-20--20-

A 45 796 bA 45 796 b

k - 176 - 20 -k - 176 - 20 -

6. September 1983September 6, 1983

Nach einer Folge von zahlreichen Schleifzyklen, die durch die erhöhte Verschleißfestigkeit der extrem harten Schleifpartikel der Schleifscheibe 17 ermöglicht werden, kann ein Zustand eintreten, bei dem die Schleifpartikel an der Schleiffläche nicht mehr weit genug über die Oberfläche der Matrix vorstehen. Wenn dieser Zustand eintritt, muß ein Teil der Matrix abgetragen werden, um die Schleifpartikel wieder freizulegen, ohne daß die Schleifpartikel selbst dabei übermäßig abgenutzt oder aus der Matrix herausgebrochen werden sollten.After a series of numerous grinding cycles that made possible by the increased wear resistance of the extremely hard grinding particles of the grinding wheel 17 a condition can arise in which the abrasive particles on the grinding surface are no longer far enough over protrude the surface of the matrix. When this condition occurs, part of the matrix must be removed, to expose the abrasive particles again without the abrasive particles themselves being excessively worn or should be broken out of the matrix.

Erfindungsgemäß wird für dieses Aufarbeiten der Schleifscheibe ein Abziehwerkzeug benutzt, um wieder eine hohe Schleifwirkung zu erreichen. Im einzelnen wird die stationäre Einheit der Abrichteinheit starr festgeklemmt und aus relativ steifen Plattensegmenten aufgebaut, welche eine stabile Plattform definieren, die exakt positioniert ist und an der das Abrichtwerkzeug montiert ist, dessen Elastizität wiederum gegenüber der Elastizität üblicher Werkzeuge dieser Art reduziert ist. Das Abrichtwerkzeug 47 wird also so angeordnet, daß das Abrichten der Schleifscheibe exakter und unter stabileren Betriebsbedingungen erfolgt, was letztlich nicht nur einfacher und zuverlässiger ist, sondern auch die Qualität fördert, mit der die Schleifscheibe 17 gerichtet bzw. aufgearbeitet wird.According to the invention, a pulling tool is used for this refurbishment of the grinding wheel in order to restore a high To achieve grinding effect. In detail, the stationary unit of the dressing unit is rigidly clamped and constructed from relatively rigid plate segments that define a stable platform that exactly is positioned and on which the dressing tool is mounted, its elasticity in turn compared to the The elasticity of common tools of this type is reduced. The dressing tool 47 is thus arranged in such a way that that the dressing of the grinding wheel takes place more precisely and under more stable operating conditions, which ultimately is not only simpler and more reliable, but also promotes the quality with which the grinding wheel 17 directed or processed.

Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß angewandten Verfahrens der doppelt kompensierten Schleifscheibenabrichtung wurden beispielsweise folgendeIn one embodiment of the method of double-compensated grinding wheel dressing used according to the invention were for example the following

-21--21-

A 45 796 bA 45 796 b

k - 176 - 21 -k - 176 - 21 -

6= September 19836 = September 1983

Betriebsparameter eingehalten:Operating parameters complied with:

Das Aufarbeiten der Schleifscheibe 17 erfolgte jeweils nach dem Schleifen von 100 Werkstücken. Während dieses Zeitintervalls bzw. .bei dieser Arbeit lag der Verschleiß der Schleifscheibe bei etwa 25 um. Andererseits sollten die Werkstück-Toleranzen der bearbeiteten Werkstücke bei etwa 2,5 um oder weniger gehalten werden. Weiterhin betrug der Verschleiß am Abrichtwerkzeug bei jedem vollständigen Abrichten der Schleifscheibe etwa 0,58 rnm (also etwa eine Größenordnung höher als der Verschleiß der Schleifscheibe), Schließlich wurden die Werkstückhalterung und die Halterung für das Abrichtwerkzeug während des Abrichtvorganges in fest vorgegebenen Positionen gehalten, während die Schleifscheibe mittels einer CNC-Steuerung gesteuert wurde.The grinding wheel 17 was reworked after 100 workpieces had been ground. During this time interval or during this work, the wear on the grinding wheel was around 25 μm . On the other hand, the workpiece tolerances of the machined workpieces should be kept at about 2.5 µm or less. Furthermore, the wear on the dressing tool with each complete dressing of the grinding wheel was about 0.58 mm (i.e. about an order of magnitude higher than the wear on the grinding wheel) the grinding wheel was controlled by means of a CNC control.

Die erste Maßnahme bei der Doppelkompensation besteht darin, daß der wirksame Verschleiß der Schleifscheibe auf einem Wert von etwa 2,5 um gehalten wird. Die CNC-Steuerung ist daher so programmiert, daß jeweils nach der Bearbeitung von 10 Werkstücken ein Vorschub der Schleifscheibe in Richtung auf das Werkstück um etwa 2,5 μηη erfolgt oder nach jedem Werkstück ein Vorschub um etwa 0,25 μια. (Zwischen diesen beiden Grenzwerten sind Zwischenwerte bzi"7_o andere Vorschubkombinationen für die Schleifscheibe möglich.) Der Vorschub der Schleifscheibe erfolgt in den angegebenen Schritten zusätzlich zu dem normalen Vorschub für die Bearbeitung, d.h. allein zur Kompensation der Schleifscheibenabnutzung= The first measure in the double compensation is that the effective wear of the grinding wheel is kept at a value of about 2.5 µm. The CNC control is therefore programmed in such a way that after 10 workpieces have been processed, the grinding wheel is advanced by approximately 2.5 μm in the direction of the workpiece or by approximately 0.25 μm after each workpiece. (Between these two limit values, intermediate values _or other feed combinations are possible for the grinding wheel.) The grinding wheel is fed in the specified steps in addition to the normal feed for machining, ie solely to compensate for grinding wheel wear =

-22--22-

A 45 7 96 b :·.«-A 45 7 96 b: ·. «-

k - 176 : - : - 22 -k - 176 : -: - 22 -

6. September 1983September 6, 1983

Die zweite Maßnahme der Doppelkompensation besteht darin, daß man dafür sorgt, daß zwei Dinge gewährleistet sind, nämlich daß die Schleifscheibe exakt gegen das Abrichtwerkzeug gefahren und jedesmal um etwa 0,58 mm "in dieses hinein" bewegt wird und daß die Schleifscheibe dann bei der Rückfahrbewegung jeweils zusätzlich um etwa 0,58 mm weiter zurückbewegt wird, so daß sie dann wieder die richtige Position einnimmt, um erneut in Kontakt mit einem zu bearbeitenden Werkstück gebracht zu werden. Im Hinblick auf die vorstehend angegebenen Bedingungen ist die CNC-Steuerung so programmiert, daß sie die Schleifscheibe nach der Bearbeitung von 100 Werkstücken jeweils derart in Richtung auf das Abrichtwerkzeug bewegt, daß die Schleifscheibe entweder in die Position gebracht wird, die sie am Ende des letzten Abrichtvorganges eingenommen hat oder in eine Position, die gegenüber der letzten Startposition bei einem Abrichtvorgang um etwa 0,58 mm versetzt ist (beides bedeutet dasselbe) und daß sie die Schleifscheibe dann mit vorgegebener Geschwindigkeit um etwa 0,58 mm in das Abrichtwerkzeug vorrücken lässt, woraufhin die Schleifscheibe -dann gegebenenfalls nach einer gewissen Verweilzeit -.wieder in die richtige Ausgangsposition für die Bearbeitung des nächsten Werkstücks zurückbewegt wird.The second measure of double compensation is to make sure two things are guaranteed are, namely that the grinding wheel moved exactly against the dressing tool and each time by about 0.58 mm is moved "into this" and that the grinding wheel is then additionally moved during the return movement is moved back by about 0.58 mm, so that it then takes the correct position again to again to be brought into contact with a workpiece to be machined. In view of the above Conditions, the CNC control is programmed in such a way that after machining 100 workpieces, they each move the grinding wheel towards the dressing tool moved so that the grinding wheel is either brought into the position that it was at the end of the last Has taken up the dressing process or in a position that is opposite to the last starting position in a dressing process is offset by about 0.58 mm (both mean the same) and that they then the grinding wheel advances into the dressing tool by about 0.58 mm at a specified speed, whereupon the Grinding wheel - then possibly after a certain amount of time Dwell time - back to the correct starting position is moved back for machining the next workpiece.

Claims

HOEGER, STELUBECHT & PARTNER

PATENTANw-LT =

14 c ■ d 700C stu - "" g- = ~ ■

A 45 796 b Applicant: Ex-Cell-0 Corporation

k- 192 2855 Coolidge

6 »September 1983 Trov, Michigan 48o84

UNITED STATES*

Patent claims:

Method for grinding workpieces by means of a high-performance grinding wheel with a high-performance abrasive material, especially with abrasive particles made of cubic boron nitride and a binder component ,

characterized in that the high-performance grinding wheel each after reaching a specified wear depth, dressing it down to a specified Depth can run into a dressing tool that is consumed in use.

2. Method according to claim 1, characterized in that the depth at which the high-performance grinding wheel runs into the dressing tool lets, urii chooses about a power of ten greater than the specified depth of wear at which the high-performance grinding wheel is trued.

Method according to Claim 1 or 2 _r, characterized in that the depth to which the high-performance grinding wheel is placed in the dressing tool

_ O mm

A 45 796 b

k - 192

September 6, 1983

lets run in, selects such that it is ensured that the individual abrasive particles of the high-performance abrasive material of the grinding wheel protrude beyond the binder component of the same in such a way that that the full grinding effect of the grinding wheel is obtained again after dressing.

Compensation method for conditioning the work surface a high-performance grinding wheel, in particular according to one of claims 1 to 3, characterized by the following process steps: A workpiece holder and a holder are arranged for a dressing tool on a machine base in fixed positions and a high-performance grinding wheel is arranged on a moving platform;

the platform is driven by means of drive devices under the control of a programmable one Control unit on;

the control unit is programmed in such a way that the grinding wheel only starts after a predetermined number of grinding cycles, in the course of which the grinding wheel grinds a specified number of workpieces held in the workpiece holder, and in the course of this a corresponding first wear depth of the working surface of the grinding wheel is achieved, in engagement with the work surface of a consumable in use and in his associated holder mounted dressing tool is brought;

A 45 796 b

k - 192

6 "September 1983

the control unit is also programmed in such a way that each time the grinding wheel is re-conditioned Compensation is achieved by placing the grinding wheel in the working surface of the dressing tool can run in to a predetermined depth.

5 «Double compensation method for conditioning a high-performance grinding wheel, in particular according to one of claims 1 to 4, characterized by the following process steps: a workpiece holder and a holder for a dressing tool are arranged on a machine base in fixed positions and a high-performance grinding wheel is arranged on a moving platform;

the platform is driven under by means of drive devices. Controlled by a programmable Control unit on;

A 45 796 b

k - 192

September 6, 1983

the control unit is also programmed in such a way that, with respect to the high-performance grinding wheel, thereby a first compensation is achieved that the grinding wheel with respect to the predetermined number of workpieces in addition to the normal feed movement for grinding accordingly a predetermined plan is advanced in such a way that the effective wear and tear of the working surface of the Grinding wheel is kept within desired workpiece tolerances; and

the control unit is also programmed in such a way that each time the grinding wheel is re-conditioned A second compensation is achieved by placing the grinding wheel in the work surface the dressing tool can run into it to a predetermined depth, which is about an order of magnitude is greater than the first wear depth, the working surface of the grinding wheel and by removing the The grinding wheel can then run back a corresponding distance.

6. Process for wear control and conditioning the work surface of a high-performance grinding wheel with a high-performance abrasive material and an abrasive component in which the grinding wheel engages a consumable one Dressing tool can be brought, in particular according to one of claims 1 to 5, characterized through the following process steps:

A 45 796 b

k - 192

β ο September 1983

a predetermined grinding wheel wear depth is selected for which a first conditioning is to be carried out;

the position of the grinding wheel is set in addition to the normal adjustment movements the grinding wheel and the workpiece to be ground after one or more grinding cycles to compensate for the incremental wear of the grinding surface and the effective grinding wheel wear to keep in the tolerance range for the workpiece to be ground until the specified Grinding wheel wear depth is reached; and

the grinding wheel is left against the dressing tool run to wear this to a wear depth that is about an order of magnitude greater than the predetermined grinding wheel wear depth to ensure that the individual abrasive particles of the high-performance abrasive material of the grinding wheel via the binder component of the same protrude that after the renewed conditioning, the full grinding effect of the grinding wheel again is obtained.

7. Double compensation method for conditioning a high-performance grinding wheel, in particular according to one of claims 1 to 6, characterized through the following process steps:

you grind a predetermined number of workpieces in order to achieve a first predetermined grinding wheel wear

A 45 796 b

k - 192

September 6, 1983

to bring about the depth of the high-performance grinding wheel ΐ

An initial compensation of the grinding wheel wear is effected by adjusting the position of the High-performance grinding wheel in relation to the workpiece controlled in such a way that the effective wear depth is in the range of the desired workpiece tolerance.ar.zea is held; and

a second compensation is created by adding mar. the working surface of the superabrasive grinding wheel Ir: contact with the surface of a consumable in operation dressing tool brings ur.d the grinding wheel then to a depth within the dressing tool into run can, which = every time the grinding wheel again konii- ± o- is defined, equal to A second predetermined wear depth is at which it is ensured that the individual abrasive particles of the high-performance abrasive material of the grinding wheel protrude beyond the binding agent component of the same so that the full grinding effect of the grinding wheel is obtained again after reconditioning.

8. A method for grinding workpieces by means of a high-performance grinding wheel with a high-performance grinding material, in particular with Scileifpartikel made of cubic boron nitride, and a Bijade— middle component, in particular according to claim 1 _# characterized in that one after the other several workpieces in successive

A 45 796 b

k ~ 192

ο September 1983

Grinding cycles processed "until a specified The wear depth of the high-performance grinding wheel has been reached and that the position of the grinding wheel is correct in addition to the normal pitch movements between the grinding wheel and the one to be ground Workpiece readjusts after one or more grinding cycles.