DE3811782C2

DE3811782C2 -

Info

Publication number: DE3811782C2
Application number: DE3811782A
Authority: DE
Inventors: Horst Josef Dr.-Ing. 7064 Remshalden De Wedeniwski
Original assignee: Fortuna-Werke Maschinenfabrik 7000 Stuttgart De GmbH
Current assignee: Fortuna-Werke Maschinenfabrik 7000 Stuttgart De GmbH
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1989-10-05
Also published as: EP0321971B1; EP0321971A2; US4920945A; JPH0579464B2; DE3811782A1; JPH01216772A; DE3879646D1; EP0321971A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten von CBN-Schleif scheiben, deren Oberfläche mit einer Einbettmasse für die CBN- Körner versehen ist, bei dem eine rotierend angetriebene doppelkegelstumpfförmige Diamant-Abrichtrolle an der gegenläufig rotierenden Oberfläche der Schleifscheibe entlang geführt wird und mit ihrer Umfangslinie im Übergang zwischen den konischen Flächen an der Oberfläche anliegt.

Aus dem Aufsatz "Abrichten mit Diamant-Abrichtrollen" von Dr.-Ing. F. Klocke und G. Blanke in der DE-Z- IDR Heft 1, 1987, Seite 14 bis 19, ist es bekannt, zum Abrichten von Schleifscheiben Diamant-Abrichtrollen zu verwenden, die eine doppelkegelstumpfförmige Gestalt haben und mit der Umfangslinie im Übergang zwischen den konischen Flächen an der Oberfläche der Schleifscheibe anliegen. Das Profil der Schleifscheibe wird dabei vorwiegend durch Steuerung der seitlichen Vorschubbewegung erzeugt. Die bekannten Abrichtrollen sind dabei jedoch im wesentlichen deswegen doppelkegelstumpfförmig ausgebildet, weil mit ihnen eine beliebige Oberflächenkontur, nämlich das gewünschte Profil der Schleifscheibe, erzeugt werden soll.

Ferner hat sich in der Praxis gezeigt, daß beim Abrichten von CBN-Schleifscheiben Probleme auftreten können, wenn herkömmliche Abrichtstrategien eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Schleiffläche einer CBN-Schleifscheibe mit geringem Zeit aufwand optimal wieder geschärft wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abrichtrolle mindestens zweimal entlang der Oberfläche geführt wird, wobei die erste Führung mit einer ersten, hohen Vorschub geschwindigkeit ausgeführt wird, derart, daß die Abrichtrolle die CBN-Körner zunächst nur elastisch auslenkt, die Einbettmasse hingegen zurücksetzt, und die zweite Führung mit einer zweiten, niedrigeren Vorschubgeschwindigkeit erfolgt, derart, daß die Abrichtrolle die CBN-Körner an deren Spitzen zersplittert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.

Die verschlissene Schleifscheibe weist nämlich am Außenumfang ihrer Schleiffläche abgerundete CBN-Körner auf und die Zwischen räume zwischen den CBN-Körnern sind entweder mit verschmiertem Werkstückmaterial ausgefüllt oder mit Einbettmasse, so daß insgesamt eine nur mit sehr geringen Vertiefungen versehene Oberfläche mit abgerundeten hervorstehenden CBN-Körnern vor handen ist.

Während der ersten Abrichtphase werden nun die CBN-Körner durch die Diamantkörner-Abrichtrolle lediglich elastisch ausgelenkt, weil die Vorschubgeschwindigkeit der Abrichtrolle verhältnismäßig hoch eingestellt wurde. Dafür wird aber die zwischen den CBN- Körnern befindliche Einbettmasse, die sogenannte Kornbindung, dabei zurückgesetzt und zwar durch Einleiten einer Abrichtkraft F _Q.

Auf diese Weise entstehen zwischen den CBN-Körnern an der Oberfläche wieder verhältnismäßig große Hohlräume. Wenn nun in der zweiten Abrichtphase die Spitzen der CBN-Körner bei langsamer Vorschubgeschwindigkeit der Abrichtrolle zersplittert werden, so entstehen dort wiederum scharfe Spitzen und die Schleifscheibe kann wieder mit voller Effektivität arbeiten, weil zwischen den an der Spitze angeschärften CBN-Körnern genügend Raum zur Verfügung steht, um abgespantes Material des Werkstücks aufzunehmen.

Aus der US-PS 35 84 616 ist es zwar auch schon bekannt, eine Abrichtrolle zweimal über die Schleifscheibe zu führen. Dies erfolgt dort aber zunächst für einen großen Abrichtvorgang in rotierendem Zustand, um sie dann für einen feinen Abrichtvorgang im festgehaltenen Zustand ein zweites Mal über die genannten Oberfläche zu bewegen.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Schleifscheibe eine Umfangsgeschwindigkeit von 25 bis 40 m/s, vorzugsweise 35 m/s auf, die Umfangsgeschwindigkeit der Ab richtrolle beträgt zwischen -10 und -40 m/s, vorzugsweise -32 m/s, die erste Vorschubgeschwindigkeit wird auf 300 bis 900 mm/min, vorzugsweise 400 mm/min, und die zweite Vorschubgeschwindigkeit auf 100 bis 400 mm/min, vorzugsweise 150 mm/min eingestellt. Insbesondere sind die Wertepaare von Abrichtrollen-Umfangsge schwindigkeit und Schleifscheiben-Umfangsgeschwindigkeit dabei so gewählt, daß deren Quotient zwischen 0,75 und 0,95, vor zugsweise bei 0,92 liegt.

Diese Verfahrensparameter haben sich als besonders vorteilhaft für Standardanwendungen erwiesen, bei denen eine Schleifscheibe von ca. 600 mm Durchmesser und ca. 24 mm Dicke zum Außenrund schleifen von Werkstücken eingesetzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, abgebrochen, einer Anordnung von Schleifscheibe und Abrichtrolle, zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 die Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung;

Fig. 3 in stark vergrößertem Maßstab eine schematisierte Darstellung der Oberflächenstruktur einer nicht abgerichteten CBN-Schleifscheibe;

Fig. 4 die Oberfläche der Schleifscheibe nach Fig. 3, jedoch in einem nach dem Abrichten mit der ersten, hohen Vorschubgeschwindigkeit erzielbaren Zustand;

Fig. 5 den Zustand der Oberfläche der Schleifscheibe nach Fig. 3 nach dem Abrichten mit der zweiten, niedrigeren Vorschubgeschwindigkeit.

In den Fig. 1 und 2 ist 10 insgesamt eine CBN-Schleifscheibe, wie sie beispielsweise zum Außenrundschleifen oder zum Profil schleifen verwendet werden kann. Bei einem typischen Anwen dungsbeispiel hat die Schleifscheibe 10 einen Durchmesser von ca. 600 mm und eine Breite von ca. 24mm.

Die Schleifscheibe 10, die nach lange andauerndem Gebrauch an ihrer Oberfläche verschlissen ist, wird mittels einer Abricht rolle 11 abgerichtet, die um eine Achse 12 drehbar ist. Die Achse 12 verläuft zur Achse der Schleifscheibe 10 parallel oder gegenüber dieser geringfügig geneigt.

Mit einem Pfeil 13 ist beispielhaft eine Drehrichtung der Schleifscheibe 10 angedeutet. Ein Pfeil 14 zeigt, daß die Abrichtrolle 11 gleichsinnig oder gegenläufig zur Schleifscheibe 10 umläuft. Mit einem Pfeil 15 ist schließlich angedeutet, daß die Abrichtrolle 11 in Richtung ihrer Achse 12 über die Oberfläche 16 der Schleifscheibe 10 hin- und hergeführt werden kann.

Die Abrichtrolle 11 ist doppelkegelstumpfförmig ausgebildet, wobei zwei konische Flächen 17 etwa in einer Mittelebene der Abrichtrolle 11 in einer scharfen Umfangslinie 18 zusammen laufen, mit der die Abrichtrolle 11 an der Oberfläche 16 der Schleifscheibe 10 anliegt. Im Bereich der Umfangslinie 18 ist die Abrichtrolle 11 in an sich bekannter Weise mit Diamanten besetzt.

In Fig. 1 ist mit v ₁ die Umfangsgeschwindigkeit am Umfang der Schleifscheibe 10 bezeichnet. Die Umfangsgeschwindigkeit v ₁ beträgt vorzugsweise 35 m/s, kann aber auch in einen Bereich von etwa 25 bis 40 m/s variieren.

In entsprechender Weise ist mit v ₂ die Umfangsgeschwindigkeit der Abrichtrolle 11 bezeichnet. Die Umfangsgeschwindigkeit v ₂ der Abrichtrolle 11 beträgt vorzugsweise -32 m/s, kann aber auch im Bereich von -10 bis -40 m/s variieren. Mit dem Minuszeichen soll dabei angegeben werden, daß die Umfangsge schwindigkeitsvektoren v ₁ und v ₂ im Berührungspunkt der Abricht rolle 11 an der Schleifscheibe 10 zueinander entgegengesetzt gerichtet verlaufen.

Zum Abrichten der Schleifscheibe 10 kann die Abrichtrolle 11 beispielsweise an dem in Fig. 2 linken Rand der Oberfläche 16 der Schleifscheibe 10 angesetzt und von dort mit einer ersten, hohen Vorschubgeschwindigkeit v ₃ nach rechts bewegt werden. Diese erste Vorschubgeschwindigkeit beträgt vorzugsweise 400 mm/min, kann aber im Bereich zwischen 300 und 900 mm/min variieren.

Sobald der rechte Rand in Fig. 2 erreicht ist, wird der Vorschub der Abrichtrolle 11 umgesteuert, so daß sie mit einer zweiten, geringeren Vorschubgeschwindigkeit v ₄ wieder nach links läuft. Die Abrichtrolle 11 überstreicht dabei dieselbe Mantellinie an der Oberfläche 16, die sie beim Hinlauf mit der Vorschub geschwindigkeit v ₃ bereits überstrichen hatte. Die zweite, geringere Vorschubgeschwindigkeit v ₄ beträgt vorzugsweise 150 mm/min, kann aber auch im Bereich zwischen 100 und 400 mm/min variieren.

Durch diese Vorgehensweise ergibt sich folgender Mechanismus:

Fig. 3 zeigt die Oberfläche der Schleifscheibe 10 in stark vergrößertem Maßstab. CBN-Körner 20 sind in einer keramischen Bindung 21, die als Einbettmasse dient, eingelagert. Fig. 3 zeigt die Schleifscheibe 10 in verschlissenem Zustand, bei dem die Spitzen 22 der CBN-Körner 20 bereits weitgehend abgerundet sind. Auch liegen zwischen den Spitzen 22 benachbarter CBN- Körner 20 keine Zwischenräume mehr, entweder deswegen, weil die CBN-Körner 20 bis zu einer ersten Oberfläche 23 der Bindung 21 abgenutzt sind oder weil sich diese Zwischenräume mit Material des bearbeiteten Werkstücks gefüllt haben.

In dem in Fig. 3 dargestellten verschlissenen Zustand der Schleifscheibe 10 ist ein wirkungsvolles Bearbeiten eines Werkstücks nicht mehr möglich.

Durch die zuvor zu den Fig. 1 und 2 geschilderte Verfahrensweise einer relativ hohen Vorschubgeschwindigkeit v ₃ wird nun er reicht, daß die Diamanten an der Umfangslinie 18 der Abricht rolle 11 die Oberfläche der Schleifscheibe 10 mit verhältnis mäßig hoher Geschwindigkeit passieren. Die Vorschubgeschwind igkeit v ₃ wird dabei in Abhängigkeit vom Elastizitätsmodul der CBN-Schleifscheibe 10 so eingestellt, daß bei dem Hinlauf der Abrichtrolle 11 mit der hohen Vorschubgeschwindigkeit v ₃ die Diamanten an der Umfangslinie 18 die CBN-Körner 20 in deren elastischen Bereich ergreifen.

Fig. 4 zeigt, daß über die Umfangsgeschwindigkeiten v ₂ und v ₃ eine Abrichtkraft F _Q′ nach Betrag und Richtung eingestellt werden kann. In der ersten Phase mit hoher Vorschubgeschwindig keit v ₃ werden die CBN-Körner 20 durch die in Fig. 4 eingezeich nete Abrichtkraft V _Q′ verdrängt. Die Bindung 21 wird auf diese Weise "zurückgesetzt", d.h. um einen ersten Bereich 24 am Umfang vermindert, der in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet ist.

Hierdurch entstehen zwischen den unversehrt gebliebenen CBN- Körnern 20 Spanräume, d.h. Zwischenräume, deren zweite Ober fläche 25 deutlich tiefer liegt als die erste Oberfläche 23 des Ausgangszustandes in Fig. 3.

Infolgedessen stehen jetzt die CBN-Körner 20 weit über die zweite Oberfläche 25 vor und zwischen den CBN-Körner 20 steht genügend Raum zur Verfügung, um dort abgespantes Material von einem zu bearbeitenden Werkstück aufzunehmen. Die Form der Spanräume gewährleistet zudem, daß Späne in die Bindung 21 nicht eindringen können.

Während der zweiten Bewegung der Abrichtrolle 11 mit der verminderten Vorschubgeschwindigkeit v ₄ werden nun die CBN- Körner 20 mit einer anderen Abrichtkraft F _Q beaufschlagt, so daß diese in einem in Fig. 5 gestrichelt eingezeichneten Bereich 26 an ihrer Spitze 22 zersplittert werden. Es entstehen auf diese Weise neue Spitzen 27 mit scharfen Kanten, wie dies in Fig. 5 äußerst schematisch dargestellt ist.

Auf diese Weise erhält man eine Schleifscheibe 10 mit einer Oberfläche, an der wieder scharfkantige CBN-Körner 20 weit über die Oberfläche 25 der Bindung 21 vorstehen, so daß die Schleifscheibe 10 wieder effektiv an einem Werkstück arbeiten und hohe Zeitspanungsvolumina erzielen kann.

Claims

1. Verfahren zum Abrichten von CBN-Schleifscheiben (10), deren Oberfläche (16) mit einer Einbettmasse für die CBN-Körner (20) versehen ist, bei dem eine rotierend angetriebene doppelkegelstumpfförmige Diamant-Abrichtrolle (11) an der gegenläufig rotierenden Oberfläche (16) der Schleifscheibe (10) entlang geführt wird, und mit ihrer Umfangslinie (18) im Übergang zwischen den konischen Flächen (17) an der Oberfläche (16) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abrichtrolle (11) mindestens zweimal entlang der Oberfläche (16) geführt wird, wobei die erste Führung mit einer ersten, hohen Vorschubgeschwindigkeit (v ₃) ausgeführt wird, derart, daß die Abrichtrolle (11) die CBN-Körner (20) zunächst nur elastisch auslenkt, die Einbettmasse hingegen zurücksetzt, und die zweite Führung mit einer zweiten, niedrigeren Vorschubgeschwindigkeit (v ₄) erfolgt, derart, daß die Abrichtrolle (11) die CBN-Körner (20) an deren Spitzen zersplittert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (10) eine Umfangsgeschwindigkeit (v ₁) von 25 bis 40 m/s, vorzugsweise 35 m/s aufweist, daß die Umfangsgeschwindigkeit (v ₂) der Abrichtrolle (11) zwischen -10 und -40 m/s, vorzugsweise -32 m/s beträgt, daß die erste Vorschubgeschwindigkeit (v ₃) auf 300 bis 900 mm/min, vorzugsweise 400 mm/min, und die zweite Vorschubgeschwindigkeit (v ₄) auf 100 bis 400 mm/min, vorzugsweise 150 mm/min eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Quotienten aus der Umfangsgeschwindigkeit (v ₂) der Abrichtrolle (11) und der Umfangsgeschwindigkeit (v ₁) der Schleifscheibe (10) zwischen 0,75 und 0,95, vorzugsweise bei 0,92 liegt.