DE3827581A1 - Verfahren zum abrichten rotativer schleifwerkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten rotativer Schleifwerkzeuge mittels eines Abrichtwerkzeuges, wobei vor jedem Abrichtvorgang eine Berührung zwischen den Wirkflächen des Schleifwerkzeuges und des Abrichtwerkzeuges durch Heran­ tasten des Abrichtwerkzeuges an das Schleifwerkzeug oder umge­ kehrt hergestellt wird und nach dem Erreichen der Berührungspo­ sition zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Abrichtwerkzeug der Abrichtzyklus gestartet wird.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zum Abrichten rotativer Schleifwerkzeuge mittels eines rotativen Abrichtwerk­ zeuges mit Mitteln zu einem sanften Bewegen des Abrichtwerkzeu­ ges auf das Schleifwerkzeug zu oder umgekehrt bis zu einer Berührung der Wirkflächen des Schleifwerkzeuges und des Abricht­ werkzeuges und mit Mitteln zur Ausführung des anschließenden Abrichtzyklus.

Beim Abrichten von rotativen Schleifwerkzeugen aus hochhartem Schleifmaterial, beispielsweise CBN-Schleifscheiben, ist es wichtig, sehr kleine Abrichtbeträge mit einer hohen Genauigkeit einzuhalten. Da die Abrichtvorgänge in größeren Zeitabständen erfolgen, sind wegen der zwischenzeitlichen Wärmedehnungen in der Maschine jeweils vor dem Abrichten, d.h. vor der Zustellung eines definierten Abrichtbetrages, die Wirkflächen von Schleif­ werkzeug und Abrichtwerkzeug in eine Berührungsposition zu bringen. Das bedeutet, daß ein Herantasten mit dem Abrichtwerk­ zeug an das Schleifwerkzeug oder umgekehrt mit dem Schleifwerk­ zeug an das Abrichtwerkzeug mit hoher Sensitivität erforderlich ist, um die Berührung zwischen den beiden genannten Werkzeugen genau feststellen zu können.

Hierbei ist unter dem Begriff "Herantasten" nicht die Verwen­ dung irgendwelcher Tastmittel zu verstehen, sondern das sanfte Nähern von Schleifwerkzeug und Abrichtwerkzeug zueinander bis zur leichtesten Berührung ihrer Wirkflächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Abrichten rota­ tiver Schleifwerkzeuge mit Abrichtwerkzeugen die Berührungsposi­ tion zwischen den Wirkflächen dieser Werkzeuge mit hoher Genau­ igkeit erkennbar zu machen und somit ein sparsames und ratio­ nelles Abrichten zu ermöglichen.

Nach einem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb vorgeschla­ gen, daß zur Erkennung der Berührung zwischen dem Schleif- und dem Abrichtwerkzeug eine sich bei dieser Berührung verändernde Größe erfaßt wird. Solch eine Größe kann beispielsweise der Körperschall sein, so daß nach einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal ein bei der Berührung zwischen dem Schleif- und dem Abrichtwerkzeug erzeugter Körperschall zur Bildung eines Berüh­ rungssignals erfaßt wird. Eine solche Größe kann aber auch das Drehmoment sein, so daß ein erfindungsgemäßes Merkmal auch darin besteht, daß ein sich bei der Berührung zwischen dem Schleif- und dem Abrichtwerkzeug veränderndes Drehmoment zur Bildung eines Berührungssignals erfaßt wird. Dabei kann vorge­ sehen sein, daß das Drehmoment zur Bildung des Berührungssig­ nals an einem Spindelantrieb des Schleifwerkzeuges erfaßt wird. Das ist dann der Fall, wenn ein stehendes Abrichtwerkzeug ver­ wendet wird.

Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß das Drehmoment zur Bildung des Berührungssignals an einem Spindelantrieb eines rotativen Abrichtwerkzeuges erfaßt wird.

Bei der Erfassung der genannten Größen sind zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit eventuelle Störfaktoren auszu­ schließen oder zumindest stark zu reduzieren. Bei der Erfassung des Körperschalls, der bei der Berührung von Abricht- und Schleifwerkzeug entsteht, wirken sich die Laufgeräusche der Spindellager (Wälzlager) sehr störend aus, so daß das Berührungs­ geräusch sich anfänglich nicht stark genug gegen das Lagerge­ räusch durchsetzen kann und somit keine frühzeitige, zuverlässige Berührungserkennung möglich ist. Ein weiteres Merkmal der Erfin­ dung besteht deshalb darin, daß zur exakten Erfassung der Berüh­ rung die Drehzahl mindestens eines rotativen Werkzeuges für die Phase der Näherung dieser Werkzeuge zueinander abgesenkt wird und daß die Drehzahl danach wieder auf einen zum Abrichten erforderlichen Wert erhöht wird. Wenn in bevorzugter Weise die Körperschallerfassung an der Abrichteinrichtung erfolgt, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Drehzahl eines rotativen Abrichtwerkzeuges für die Annäherungsphase der beiden Werkzeuge abgesenkt wird. Auch bei der Erfassung des Drehmomentes am Abricht- oder Schleifspindelantrieb ergibt sich durch die ge­ nannte Drehzahlabsenkung in der Annäherungsphase der beiden Werkzeuge zueinander eine höhere Empfindlichkeit. Mit dem Absen­ ken der Spindeldrehzahl sinken auch die Lagerreibung und somit das Antriebsmoment. Infolge der Berührung von Schleifkörnern und Abrichtkörnern der genannten Werkzeuge stellt sich jedoch ein höheres Drehmoment ein. Somit fällt die relative Änderung des Signals infolge der Berührung bei niedriger Drehzahl stär­ ker aus als bei höherer, was bedeutet, daß die Erkennung des Berührungspunktes dadurch zuverlässiger und genauer wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht nun darin, daß zur Erkennung der Berührung zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Abrichtwerkzeug Mittel vorgesehen sind zum Erfassen einer sich bei dieser Berührung verändernden Größe. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß die genannten Mittel zum Erfassen der genannten Größe mindestens einen Aufnehmer umfassen. lst die genannte Größe, wie vorstehend bereits beschrieben, der Körper­ schall, so ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorge­ sehen, daß der Aufnehmer ein Körperschallsensor ist zur Aufnahme des bei der Berührung zwischen dem Schleifwerkzeug und dem Abrichtwerkzeug erzeugten Körperschalles. In einer bevorzugten Ausführung ist dabei vorgesehen, daß der Körperschallsensor im Bereich einer Abrichtspindellagerung angeordnet ist. Demgemäß handelt es sich hier um ein Abrichtgerät mit einem rotativen Abrichtwerkzeug. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Körperschallsensor im Bereich einer Schleifspindellagerung an­ geordnet ist. Das ist insbesondere der Fall, wenn das Abricht­ gerät mit einem stehenden Abrichtwerkzeug arbeitet. Ist die zu erfassende Größe das Drehmoment, wie ebenfalls bereits vorste­ hend beschrieben, so ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Aufnehmer ein Mittel zur Drehmomentmessung ist. Die Erfas­ sung des Drehmomentes kann dabei indirekt über das Tachosignal, den Motorstrom oder in anderer bekannter Weise erfolgen, wobei das Tachosignal und der Motorstromsollwert bei modernen Spindel­ antrieben ohnehin serienmäßig zur Verfügung stehen. Es kann aber auch eine direkte Drehmomentmessung mittels eines entspre­ chenden Drehmomentmessers erfolgen.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Mittel zur Dreh­ momentmessung an einem Abrichtspindelantrieb vorgesehen ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Mittel zur Drehmomentmessung aber auch an einem Schleifspindelantrieb vor­ gesehen sein. Das trifft zu, wenn das Abrichtgerät ein stehen­ des Abrichtwerkzeug aufweist.

Weiterhin besteht die Erfindung darin, daß Steuerungsmittel vorgesehen sind zum Herabsetzen der Drehzahl mindestens eines rotativen Werkzeuges während des Näherns des Schleif- und des Abrichtwerkzeuges zueinander und zum Erhöhen der Drehzahl auf einen zum Abrichten erforderlichen Wert, wenn die Berührung der Wirkflächen des Schleif- und des Abrichtwerkzeuges durch den vorgesehenen Aufnehmer an die Steuerungsmittel signalisiert ist. Durch die Erfindung läßt sich mit hoher Genauigkeit die Berüh­ rungsposition zwischen den Wirkflächen des Schleif- und des Abrichtwerkzeuges erkennen, von der aus die Zustellung kleiner definierter Abrichtbeträge erfolgen kann. Auf diese Weise wird eine Schleifscheibe nur um den unbedingt notwendigen Betrag abgerichtet, was bei den sehr teuren CBN-Schleifscheiben zu einem sehr sparsamen und rationellen Abrichten führt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung sind ein Schleifkopf und eine Abrichteinrichtung einer Schleifmaschine in vereinfach­ ter Darstellung in der Draufsicht gezeigt.

Ein Schleifkopf 1 einer Schleifmaschine ist in der X-Achse auf einem Tisch 2 verfahrbar. Der Schleifkopf 1 umfaßt eine Schleif­ scheibe 3, beispielsweise eine CBN-Schleifscheibe, die auf einer Schleifspindel 4 befestigt ist. Die Schleifspindel 4 ist in Lagern, z. B. in Gleitlagern 6 a, 6 b, drehbar gelagert und durch einen Schleifspindelantrieb antreibbar. Der Schleifspin­ delantrieb umfaßt einen Antriebsmotor 7 sowie jeweils eine auf der Motorwelle 8 des Antriebsmotors 7 und auf der Schleifspindel 4 befestigte Riemenscheibe 9 und 11, über die ein Endlosriemen 12 läuft. Zur Bewegung in der X-Achse ist der Schleifkopf 1 mit einem Antrieb 13 versehen. Ein Abrichtgerät 14, welches zum Abrichten der Schleifscheibe 3 in die Ebene eines Maschinenti­ sches 16 eingeschwenkt ist, ist mit diesem in der Z-Achse ver­ fahrbar. Das Abrichtgerät 14 umfaßt ein rotatives Abrichtwerk­ zeug, d. h. eine Abrichtscheibe 17. Die Abrichtscheibe 17 ist auf einer Abrichtspindel 18 befestigt, welche drehbar in Wälz­ lagern 19 a, 19 b in einem Spindelgehäuse 21 gelagert ist. Zum Antrieb der Abrichtspindel 18 ist ein Antriebsmotor 22 vorgese­ hen, der über eine Kupplung 23 mit der Abrichtspindel 18 ver­ bunden ist. Die Bewegung in der Z-Achse erfolgt durch einen Antrieb 24. Die Antriebe 7, 13, 22, 24 für die Drehbewegungen der Spindeln 4 und 18 sowie für die Linearbewegungen in der X- und Z-Achse, die alle für den Abrichtprozeß erforderlich sind, stehen mit einer Abrichtsteuerung 26, die ein Teil der Maschi­ nensteuerung ist, in Verbindung.

Wie aus der eingangs geschilderten Problemstellung hervorgeht, sollen nun beim Abrichten von CBN-Schleifscheiben möglichst kleine Abrichtbeträge mit großer Genauigkeit eingehalten werden, wozu vor jedem Abrichtvorgang ein Herantasten, d. h. ein sanftes Bewegen, der Schleifscheibe 3 an die Abrichtscheibe 17 erfolgen soll, bis sich die Wirkflächen der Schleifscheibe 3 und der Abrichtscheibe 17 berühren. Von dieser Wirkflächenberührungs­ position aus, die also vor jedem Abrichtvorgang neu gefunden werden muß, erfolgt dann die eigentliche Zustellung des Abricht­ betrages, der bei CBN-Schleifscheiben bei wenigen µm liegt, durch die Bewegung des Schleifkopfes 1 mit der Schleifscheibe 3 in der X-Achse in Richtung der Abrichtscheibe 17. Um die Berüh­ rung zwischen den Wirkflächen der Schleifscheibe 3 und der Abrichtscheibe 17 zu erfassen und zu signalisieren, bedient man sich nun der Erfassung einer sich bei dieser Berührung verän­ dernden Größe. Demgemäß werden an geeigneten Stellen entspre­ chende Aufnehmer 27 für eine solche Größe angeordnet. Eine solche Größe kann beispielsweise der Körperschall sein, der bei der Berührung der Schleifscheibe 3 und der Abrichtscheibe 17 erzeugt wird. Im vorliegenden Beispiel ist deshalb der Aufneh­ mer 27 ein Körperschallsensor 28, der am Abrichtgerät 14, vor­ zugsweise am Spindelgehäuse 21, angeordnet ist. Der Körper­ schallsensor 28 kann auch im Bereich der Schleifspindellagerung 6 a, 6 b angeordnet sein, wie das in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. Alternativ kann der Aufnehmer 27 auch ein Dreh­ momentmesser 29 sein, der in der Zeichnung als Variante strich­ punktiert angegeben ist und der Drehmomentänderungen bei der Berührung von Schleifscheibe 3 und Abrichtscheibe 17 anzeigt. Der Körperschallsensor 28 oder der Drehmomentmesser 29 sind mit der Abrichtsteuerung 26 verbunden und signalisieren die genann­ te Berührung, so daß dann von der Abrichtsteuerung 26 der Be­ fehl zur Zustellung des Abrichtbetrages abgegeben werden kann. Für die Phase der Annäherung der Schleifscheibe 3 an die Abricht­ scheibe 17 bis zur genannten Berührung ihrer Wirkflächen ist vorgesehen, die Drehzahl der Spindel, in deren Bereich der Körperschallsensor 28 angeordnet ist, hier der Abrichtspindel 18, herabzusetzen, was ebenfalls über die Abrichtsteuerung 26 erfolgt. Auf diese Weise wird das Laufgeräusch der Wälzlager 19 a, 19 b geringer, so daß der zur Berührungserkennung nutzbare Geräuschpegel, gebildet aus der Differenz von Berührungsgeräusch und Lagergeräusch, größer wird. Die Berührungserkennung wird dadurch zuverlässiger und genauer. Nach der Berührung wird sofort über die Abrichtsteuerung die Abrichtspindeldrehzahl auf die für den Abrichtzyklus notwendige Drehzahl erhöht. Ähnlich günstig bezüglich der Genauigkeit der Berührungserkennung wirkt sich die Drehzahlabsenkung der Abrichtspindel 18 während der genannten Annäherungsphase auch aus, wenn alternativ mit der Drehmoment­ messung gearbeitet wird.

Wie an anderer Stelle bereits darauf hingewiesen wurde, sinken mit der Drehzahlabsenkung der Spindel, hier der Abrichtspindel 18, auch die Lagerreibung und demzufolge das Antriebsmoment. Kommen nun das Schleif- und das Abrichtwerkzeug miteinander in Berührung, so daß Abrichtkörner und Schleifkörner hintereinan­ derhaken, so stellt sich ein höheres Drehmoment ein, welches aufgrund der beschriebenen Verhältnisse bei abgesenkter Spin­ deldrehzahl exakter erfaßt werden kann. Somit erreicht man auch hiermit eine zuverlässige und genaue Berührungserkennung.

Claims (16)

1. Verfahren zum Abrichten rotativer Schleifwerkzeuge mittels eines Abrichtwerkzeuges, wobei vor jedem Abrichtvorgang eine Berührung zwischen den Wirkflächen des Schleifwerkzeuges und des Abrichtwerkzeuges durch Herantasten des Abrichtwerkzeuges an das Schleifwerkzeug oder umgekehrt hergestellt wird und nach dem Erreichen der Berührungsposition zwischen dem Schleifwerk­ zeug und dem Abrichtwerkzeug der Abrichtzyklus gestartet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der Berührung zwischen dem Schleif- und dem Abrichtwerkzeug eine sich bei dieser Berüh­ rung verändernde Größe erfaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei der Berührung zwischen dem Schleif- und dem Abrichtwerkzeug erzeugter Körperschall zur Bildung eines Berührungssignals er­ faßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich bei der Berührung zwischen dem Schleif- und dem Abricht­ werkzeug veränderndes Drehmoment zur Bildung eines Berührungs­ signals erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment zur Bildung des Berührungssignals an einem Spindel­ antrieb des Schleifwerkzeuges erfaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment zur Bildung des Berührungssignals an einem Spindel­ antrieb eines rotativen Abrichtwerkzeuges erfaßt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur exakten Erfassung der Berührung die Drehzahl mindestens eines rotativen Werkzeuges für die Phase der Näherung dieser Werkzeuge zueinander abgesenkt wird und daß die Drehzahl danach wieder auf einen zum Abrichten erforderlichen Wert erhöht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl eines rotativen Abrichtwerkzeuges für die Annäherungs­ phase der beiden Werkzeuge abgesenkt wird.

8. Vorrichtung zum Abrichten rotativer Schleifwerkzeuge mit­ tels eines Abrichtwerkzeuges mit Mitteln zu einem sanften Bewe­ gen des Abrichtwerkzeuges auf das Schleifwerkzeug zu oder umge­ kehrt bis zu einer Berührung der Wirkflächen des Schleifwerk­ zeuges und des Abrichtwerkzeuges und mit Mitteln zur Ausführung des anschließenden Abrichtzyklus, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennung der Berührung zwischen dem Schleifwerkzeug (3) und dem Abrichtwerkzeug (17) Mittel (27, 28, 29) vorgesehen sind zum Erfassen einer sich bei dieser Berührung verändernden Größe.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zum Erfassen der genannten Größe mindestens einen Aufnehmer (27) umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (27) ein Körperschallsensor (28) ist zur Aufnahme des bei der Berührung zwischen dem Schleifwerkzeug (3) und dem Abrichtwerkzeug (17) erzeugten Körperschalls.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperschallsensor (28) im Bereich einer Abrichtspindellage­ rung (19 a, 19 b) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperschallsensor (28) im Bereich einer Schleifspindella­ gerung (6 a, 6 b) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnehmer (27) ein Mittel (29) zur Drehmomentmessung ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (29) zur Drehmomentmessung an einem Abrichtspindel­ antrieb (22) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (29) zur Drehmomentmessung an einem Schleifspindel­ antrieb (7) vorgesehen ist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Steuerungsmittel (26) vorgese­ hen sind zum Herabsetzen der Drehzahl mindestens eines rotativen Werkzeuges (3 bzw. 17) während des Näherns des Schleif- und Abrichtwerkzeuges (3 und 17) zueinander und zum Erhöhen der Drehzahl auf einen zum Abrichten erforderlichen Wert, wenn die Berührung der Wirkflächen des Schleif- und des Abrichtwerkzeuges (3 und 17) durch den vorgesehenen Aufnehmer (27) an die Steuerungs­ mittel (26) signalisiert ist.