DE3843046A1 - Verfahren zum abrichten einer schleifscheibe - Google Patents
Verfahren zum abrichten einer schleifscheibeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten einer
Schleifscheibe, bei dem eine Abrichtrolle mittels einer nume
risch gesteuerten Mehrkoordinaten-Bewegungseinheit entlang
einer rohen Oberfläche der Schleifscheibe zur Erzeugung eines
vorgegebenen Umfangsprofils der Schleifscheibe bewegt wird.
Es ist bekannt, Schleifscheiben an ihren bearbeitenden Um
fangsflächen mit einem vorgegebenen Umfangsprofil zu versehen,
um vorgegebene Umfangsprofile von Werkstücken in einem Ar
beitsgang schleifen zu können. So kann man beispielsweise
beim Einstechschleifen eine Ringnut vorgegebener Breite und
mit vorgegebener Hohlkehle im Übergang von der zylindrischen
Grundfläche zu den radialen Seitenflächen dadurch in einem
einzigen Arbeitsgang schleifen, daß man die Schleifscheibe an
ihrem Außenumfang mit einem Umfangsprofil versieht, das gerade
den Abmessungen der Kontur der Ringnut entspricht. Entsprechen
des gilt für verschiedene Außenrundschleifvorgänge, bei denen
z.B. Büchsen, Flansche und dgl. mit nahezu beliebigen rotations
symmetrischen Konturen in einer Aufspannung geschliffen werden,
indem man zuvor die Schleifscheibe mit einem entsprechenden
negativen Umfangsprofil versieht.
Verfahren der vorstehend genannten Art sind aus dem "Handbuch
der Fertigungstechnik" von G. Spur und Th. Stöferle, Band
3/2, Carl Hanser Verlag, München, 1980, Seite 151 bis 157
bekannt.
Um das gewünschte Umfangsprofil an der Schleifscheibe zu
erzeugen, gibt man der numerisch gesteuerten Mehrkoordinaten-
Bewegungseinheit der Abrichtrolle einen Datensatz ein, der
den Raumkoordinaten des zu schleifenden Werkstückprofils
entspricht. In Abhängigkeit von dem Datensatz wird dann die
Abrichtrolle so über die Umfangsfläche der Schleifscheibe
geführt, daß das gewünschte Umfangsprofil entsteht. Auf diese
Weise ist es möglich, Schleifscheiben für eine bestimmte
Bearbeitungsaufgabe vorzubereiten oder zwischen aufeinander
folgenden gleichartigen Bearbeitungsvorgängen abzurichten.
Es ist andererseits bekannt, in der numerischen Steuerung
einer Schleifmaschine, d.h. bei der Einstellung des Bewegungs
ablaufs zwischen Werkstück und Schleifscheibe Verfahrenspara
meter in die Steuerung mit einzubeziehen, um den Schleifvorgang
auf diese Weise zu optimieren. So ist es bekannt, in eine
numerische Steuerung der Schleifmaschine Datensätze einzugeben,
welche die Geometrie des Werkstücks wiedergeben, dessen Mate
rialeigenschaften, die angestrebte Oberflächengüte des Werk
stücks sowie Materialeigenschaften der Schleifscheibe selbst.
Die numerische Steuerung der Schleifmaschine berechnet daraus
die Steifigkeit und damit die Nachgiebigkeit des Werkstücks.
Bekannte Steuerungen haben ferner die Eigenschaft, die Steifig
keit der Schleifmaschine selbst zu berücksichtigen und auf
diese Weise insgesamt zu ermitteln, welcher Druck auf das
Werkstück ausgeübt werden darf, um die vorgegebenen Parameter,
insbesondere Maßhaltigkeit und Oberflächengüte, zu erzielen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
daß bereits beim Abrichten der Schleifscheibe und nicht erst
beim Schleifen Spezifikationen eines Schleifvorganges berück
sichtigt werden können, so daß hierdurch die Gesamtsteuerung
der Schleifmaschine, insbesondere der Bewegungsablauf während
des Schleifvorgangs, unbeeinflußt bleibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst
in Abhängigkeit von Prozeßparametern eines mittels der Schleif
scheibe nach dem Abrichten auszuführenden Schleifvorganges an
einem Werkstück ein Umfangsprofil bestimmt und dieses dann
mittels der Abrichtrolle an der Schleifscheibe erzeugt wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese
Weise vollkommen gelöst, weil erstmalig eine Abrichtstrategie
eingesetzt wird, bei der in die Formgebung der Schleifscheibe
nicht nur die Werkstückgeometrie sondern auch Prozeßparameter,
d.h. Bahngeschwindigkeiten, Vorschubgeschwindigkeiten, Material
eigenschaften, Oberflächengüten und dgl. eingehen. Auf diese
Weise wird eine völlig neue Dimension der Steuerung von Schleif
vorgängen zur Verfügung gestellt, weil man sich, wie bereits
erwähnt wurde, bisher darauf beschränkt hat, den Abrichtvorgang
an der Schleifscheibe ausschließlich im Lichte der Werkstück
geometrie zu sehen und eine prozeßparameterabhängige Steuerung
lediglich für den Bewegungsablauf der Schleifmaschine selbst,
nicht jedoch für den Bewegungsablauf der Abrichtrolle, vor
zusehen.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen
neuartigen Abrichtstrategie bereits vor Beginn des eigentlichen
Schleifvorgangs, d.h. vor Beginn der Werkstückbearbeitung die
erforderlichen Einflußgrößen berücksichtigt werden können, so
daß die nachfolgende numerische Steuerung der Werkzeugmaschine
entsprechend einfacher gestaltet werden kann. Dies wirkt sich
vor allem auch deshalb aus, weil die Bewegungseinheiten für
eine Abrichtrolle aufgrund der geringeren zu bewegenden Massen
wesentlich einfacher herzustellen und zu handhaben sind als
die Bewegungseinheiten der Schleifscheiben- sowie der Werk
stückspindel.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein
Verfahren zum Abrichten einer Schleifscheibe für einen nach
folgenden Hochgeschwindigkeits-Schälschleifvorgang (Außen
rundschleifen mit hohem Zeitspanungsvolumen) eingesetzt, bei
dem eine Hauptschneidefläche der Schleifscheibe mit großer
axialer Vorschubgeschwindigkeit einen helikoidalen Übergang
zwischen Rohmaß und Fertigmaß erzeugt und eine Nebenschneide
fläche auf dem Fertigmaß des Werkstücks aufliegt. Erfindungs
gemäß wird in diesem Falle die axiale Lage der Nebenschneide
fläche in Abhängigkeit von den Prozeßparametern eingestellt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß für diesen speziellen
Anwendungsfall die Formgebung der Schleifscheibe so optimiert
werden kann, daß für eine vorgegebene Oberflächengüte ein
Schleifvorgang eingestellt wird, der die gewünschte Oberflächen
güte bei minimaler Bearbeitungszeit erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei unterschiedlichen
Bauformen von Schleifscheiben anwenden, bei denen entweder
die Schleifscheibenachse zur Achse des Werkstücks geneigt
oder aber zu dieser parallel verläuft.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Hauptschneidefläche derart
erzeugt wird, daß sie entlang einer radialen Linie am helikoi
dalen Übergang anliegt.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß im wesentlichen axiale
Kräfte auf das Werkstück ausgeübt werden, so daß sowohl die
Wärmeentwicklung wie auch die Durchbiegung des Werkstücks
infolge radialer Belastung minimiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aber mit Vorteil
auch bei solchen Gegebenheiten einsetzen, bei denen die Haupt
schneidefläche derart erzeugt wird, daß sie entlang einer zu
einer radialen Richtung geneigten Richtung am helikoidalen
Übergang anliegt.
Zwar entstehen bei dieser Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens größere Radialkräfte, man hat jedoch mit dem Nei
gungswinkel der Hauptschneidefläche einen weiteren frei wähl
baren Parameter zur Verfügung, um den Schleifvorgang zu opti
mieren.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der
beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach
stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine äußerst schematisierte Gesamtansicht einer
Schleifmaschine zur Erläuterung des erfindungs
gemäßen Verfahrens;
Fig. 2 in stark vergrößertem Maßstab den Eingriffsbereich
einer Schleifscheibe beim Hochgeschwindigkeits-
Schälschleifen zur Erläuterung einer Variante des
erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 eine Darstellung, ähnlich Fig. 2, jedoch für eine
Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4 eine weitere Darstellung ähnlich Fig. 2, jedoch
für eine noch andere Variante des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt eine Schleifmaschine üblicher
Bauart, bei der eine Schleifspindel 11 eine Schleifscheibe 12
um eine Schleifscheibenachse 13 mit einer Drehzahl n S dreht.
Unter Berücksichtigung eines Schleifscheibendurchmessers d S
ergibt sich daraus eine Bahngeschwindigkeit v S am Außenumfang
der Schleifscheibe 12.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die
Schleifscheibenachse 13 um einen Winkel 14 zu einer Werkstück
achse 15 geneigt, wie dies an sich bekannt ist.
Ein Werkstück 20 ist zwischen einem üblichen Spannfutter 21
einer Werkstückspindel und einer Körnerspitze 22 eingespannt.
Das Werkstück 20 kann mittels eines in Fig. 1 nicht näher
dargestellten Antriebs mit einer axialen Vorschubgeschwindigkeit
v Z entlang seiner Achse verschoben werden. Es versteht sich,
daß alternativ dazu auch das Werkstück 20 stillstehen und die
Schleifscheibe 12 in Richtung der Werkstückachse 15 verschoben
werden kann, wenn dies im Einzelfall günstiger ist.
Das Werkstück 20 wird vom Spannfutter 21 mit einer Drehzahl
n W gedreht, was bei einem Werkstückdurchmesser d W zu einer
Bahngeschwindigkeit v W an der Peripherie des Werkstücks 20
führt.
Mit M sind in Fig. 1 die Materialeigenschaften des Werkstücks
20 bezeichnet, also insbesondere dessen Elastizitätsmodul,
Zähigkeit usw., während mit O eine angestrebte Oberflächengüte
am bearbeiteten Werkstück 20 symbolisiert werden soll.
Die Schleifscheibe 12 ist erfindungsgemäß zunächst mit rohen,
konischen Oberflächen 30 und 31 versehen, von denen jeweils
Mantellinien parallel bzw. senkrecht zur zu bearbeitenden
Oberfläche des Werkstücks 20 verlaufen.
Um erfindungsgemäß die rohen Oberflächen 30, 31 mit einem
gewünschten Umfangsprofil zu versehen, ist eine Abrichtrolle
40 vorgesehen. Die Abrichtrolle 40 ist bevorzugt von doppel
konischer Gestalt mit zwei Konusflächen 41, 42, die sich entlang
einer Umfangslinie 43 unter einem spitzen Winkel schneiden.
Im Bereich der Umfangslinie 43 ist die Abrichtrolle 40 mit
Diamanten 44 besetzt. Eine Welle 45 der Abrichtrolle 40 ist
an eine Antriebsverbindung 46 angeschlossen, die zu einem
Drei-Koordinaten-Antrieb 47 führt.
Der Antrieb 47 ist so ausgelegt, daß er nicht nur die Drehzahl
n der Abrichtrolle 40 sondern auch deren Lage im Raum nach
drei Raumkoordinaten beliebig einstellen kann.
So kann der Antrieb 47 über die Verbindung 46 die Abrichtrolle
40 beispielsweise in Fig. 1 in der Vertikalen bewegen, wie
mit einem Pfeil 48 angedeutet. In diesem Falle kann die Abricht
rolle 40 die rohe Oberfläche 30 der Schleifscheibe 12 abrichten.
Der Antrieb 47 kann über die Antriebsverbindung 46 die Abricht
rolle 40 aber auch beispielsweise um 90° drehen und in einer
zur Werkstückachse 15 parallelen Richtung verfahren, wie mit
einem Pfeil 49 in Fig. 1 angedeutet. Mit einer derartigen
Bewegungsbahn kann dann die zweite rohe Oberfläche 31 der
Schleifscheibe 12 bearbeitet werden.
Es versteht sich jedoch, daß neben diesen einfachen linearen
Bewegungsvorgängen der Abrichtrolle 40 auch beliebige geneigte
oder gekrümmte Bewegungsbahnen ausgeführt werden können, wie
dies von Mehrkoordinatenantrieben an sich bekannt ist.
Zur Steuerung des Antriebs 47 dient ein Steuergerät 55, das
über eine Vielzahl von Eingängen 56 sowie über einen Ausgang
57 verfügt, der mit dem Antrieb 47 verbunden ist.
An den Eingängen 56 liegen Signale an, die beispielsweise
durch manuelle digitale Vorwahl oder aber auch durch Sensoren
als Zustandsparameter erfaßt wurden.
Aus den Eingangssignalen ermittelt das Steuergerät 55 ein
Umfangsprofil für die Schleifscheibe 12, das dann nachfolgend
durch Betätigen des Antriebs 47 mittels der Abrichtrolle 40
an der Schleifscheibe 12 erzeugt wird.
Fig. 2 zeigt ein erstes Anwendungsbeispiel eines derartigen
Abrichtvorganges.
Das Werkstück 20 ist in der Darstellung der Fig. 2 bereits
teilweise bearbeitet und man erkennt in der linken Hälfte der
Fig. 2 mit 60 ein Rohmaß des noch unbearbeiteten Werkstücks
20, während in der rechten Hälfte der Fig. 2 mit 61 ein Fertig
maß symbolisiert ist.
Die Schleifscheibe 12 ist bei dieser Variante der Erfindung
mit drei konischen Oberflächen 62, 63, 64 versehen. Die erste
konische Oberfläche 62 dient in diesem Fall als Hauptschneide,
die zweite konische Oberfläche 63 als Nebenschneide und die
dritte konische Oberfläche 64 als nicht im Eingriff befindliche
Rückfläche der Schleifscheibe 12. Durch die Wirkung der Haupt
schneidefläche 62 entsteht ein helikoidaler Übergang 66 zwischen
Rohmaß 60 und Fertigmaß 61. Je nachdem, wie die Drehzahl n W
und die Vorschubgeschwindigkeit v Z eingestellt werden, ergibt
sich eine Überdeckung u, d.h. die Steigung des von der Haupt
schneidefläche 62 erzeugten schraubenförmigen helikoidalen
Übergangs 66.
Die Nebenschneidefläche 63 liegt über eine axiale Länge l N auf
dem Fertigmaß 61 des Werkstücks 20 auf.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Hauptschneidenwinkel
mit 90° angesetzt, so daß die Hauptschneidefläche 62 entlang
einer radialen Linie am helikoidalen Übergang 66 anliegt. Die
dritte konische Oberfläche 64 schließt mit dem Fertigmaß 61
des Werkstücks 20 hingegen einen Freiwinkel ′ ein.
Die zuvor erläuterte Abrichtstrategie geht nun so vor, daß
sie aus den genannten Prozeßparametern vorzugsweise die Länge
l N der Nebenschneidefläche 63 und ggf. zusätzlich die Winkel
und ′ ermittelt, so daß die Abrichtrolle 40 dann das
sich daraus ergebende Umfangsprofil an der Schleifscheibe 12
erzeugen kann.
Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Bearbeitungsvorgang
kann bevorzugt mit folgenden Parametern ablaufen:
Als Abrichtwerkzeug werde eine Diamantformrolle mit der Bezeich
nung SG71P-200-1,7 verwendet. Die Rolle habe einen Durchmesser
D R von 200 mm. Die Korngröße d K der Diamanten betrage 200 µm.
Die Kornverteilung sei statistisch gestreut. Die Packungsdichte
betrage 50 Δ /cm3 im Positivverfahren. Die Bindung sei gal
vanisch und die Belagdicke sei einschichtig 0,85 x2, wobei
die Belaghöhe 10 mm beträgt.
Als Schleifwerkzeug werde eine CBN-Schleifscheibe mit der
Typenbezeichnung B 151MSS387V420 verwendet. Der Schleifscheiben
durchmesser D S betrage 600 mm. Die Korngröße d K der CBN-Körner
betrage 151 µm. Es bestehe eine metallische Bindung MSS mit
einer Konzentration von 42% Vol. Der Grundkörper der Schleif
scheibe bestehe aus Stahl und der Kantenradius r betrage 2 mm.
Für den Schleifprozeß seien eine Schleifscheibenumfangsge
schwindigkeit v S von 140 m/s, ein Werkstückdurchmesser d W von
30 mm, ein Aufmaß a von 1 mm, eine Bearbeitungslänge L von
120 mm, eine Oberflächengüte R a von 0,8 µm vorgegeben und das
Material des Werkstückes sei normal zerspanbar mit einem
Kennwert q von 70.
Der Kennwert q bezeichnet das Geschwindigkeitsverhältnis von
Schleifscheibe und Werkstück. Dieser Kennwert wird nach der
Zerspanbarkeit des Werkstoffes des Werkstückes bestimmt. Die
Zerspanbarkeit metallischer Werkstoffe wird wesentlich von
ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer Gefügeausbildung
beeinflußt. Die Gefügeausbildung hängt wiederum von der Herstel
lung des Werkstoffes (Gießen, Warm- oder Kaltumformung) sowie
von angewandten Nachbehandlungen (Härten, Glühen) ab. Die
Werkstoffe mit hohem Legierungsgehalt, die zusätzliche Carbide
enthalten, ergeben durch unterschiedliches Verformungsvermögen
verschiedene Spanarten, die das Verhalten der Zerspanbarkeit
bestimmen. Kurzspanende oder langspanende Werkstoffe lassen
sich sinnvoll nach dem Geschwindigkeitsverhältnis zuordnen,
wenn man die Zerspanbarkeit anhand der Härte und Zähigkeit
betrachtet. Vergleicht man die Zerspanbarkeit der verschiedenen
Werkstoffe nach diesem Kriterium, so ergibt sich mit steigendem
Gehalt an Carbiden (Zementit) und ein quasi homogenes Feingefüge
(Martensit) ein größeres Geschwindigkeitsverhältnis.
In der Praxis kann man für das Geschwindigkeitsverhältnis q
folgende Bereiche definieren:
56 <q 70 für schwer zerspanbare Werkstoffe,
70 <q 140 für normal zerspanbare Werkstoffe,
140 <q 280 für gut zerspanbare Werkstoffe.
70 <q 140 für normal zerspanbare Werkstoffe,
140 <q 280 für gut zerspanbare Werkstoffe.
Bei dem vorliegenden Beispielsfall wird die Geometrie der
Schleifscheibe durch den erfindungsgemäßen Abrichtvorgang
dadurch definiert, daß eine Länge l N der Nebenschneide einge
stellt wird. Dies geschieht im vorliegenden Beispiel nach der
Beziehung:
Bei diesem Ausdruck ist q, wie erwähnt, das Verhältnis der
Umfangsgeschwindigkeiten von Schleifscheibe und Werkstück.
Für die nachfolgende Beispielsrechnung sei q = 70 angenommen.
Die Größe d W ist der Werkstückdurchmesser und für das nachfol
gende Beispiel werde von einem Wert d W = 30 mm ausgegangen.
Die Größe v S ist die Schleifscheiben-Umfangsgeschwindigkeit.
Für das nachfolgende Beispiel wird von einem Wert v S = 140
m/s ausgegangen.
Mit U ist in der oben angegebenen Beziehung der sogenannte
Überdeckungsgrad bezeichnet, der sich deswegen ergibt, weil
die Nebenschneide der Länge l N bei Rotation des Werkstückes
und axialer Zustellung jeweils Bereiche erfaßt, die bei der
vorhergehenden Umdrehung des Werkstückes ebenfalls teilweise
bereits von der Schleifscheibe erfaßt worden waren. Für den
Überdeckungsgrad U gilt die Beziehung:
Diese Beziehung ist r der Kantenradius des Schleifwerkzeuges
und für das vorliegende Beispiel sei von einem Wert r = 2 mm
ausgegangen.
Mit R t ist die angestrebte Rauhtiefe des geschliffenen Werk
stückes bezeichnet und für das nachfolgende Beispiel wird von
einem Wert R t = 6,4 µm ausgegangen.
Der Wert k ist eine dimensionsbehaftete Konstante, die für
das vorliegende Berechnungsbeispiel mit k = 1 mm/Umdrehung
angenommen wird.
Aus den vorstehend genannten Größen errechnet sich dann ein
Überdeckungsgrad U = 3,125.
In der oben angegebenen Beziehung für die Länge l N der Neben
schneide ist v fa die axiale Zustellgeschwindigkeit, für die
die Beziehung:
gilt.
In dieser Beziehung ist n W die Werkstückdrehzahl. Wenn die
Schleifscheiben-Umfangsgeschwindigkeit v s mit dem Betrag 140 m/s
angenommen wird und das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis q
einen Wert von 70 hat, so ergibt dies eine Werkstückumfangsge
schwindigkeit v W von 2 m/s. Mit einem Werkstückdurchmesser d W
von 30 mm errechnet sich dann nach den bekannten Beziehungen
die Werkstückdrehzahl n W = 1273,88 Umdrehungen/Minute.
Mit dem vorstehend angegebenen Wert und der bereits erläuterten
Konstante k = 1 mm/Umdrehung errechnet sich dann die axiale
Zustellgeschwindigkeit zu v fa = 636,94 mm/min.
Setzt man die berechneten Werte des Überdeckungsgrades U und
der axialen Zustellgeschwindigkeit v fa in die oben angegebene
Beziehung für die Länge l N der Nebenschneide ein, so ergibt
sich schlußendlich ein Wert:
l N = 1,562 mm.
Der Freiwinkel ′ wird in der Praxis so klein wie möglich
eingestellt, beispielsweise mit einem Winkel ′ = 1°. Der
Grund dafür, den Freiwinkel ′ so klein einzustellen, ist
folgender:
Die Schleifscheibe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
nicht nur ein einziges Mal zugestellt, bevor sie überhaupt in
den Einsatz gelangt, sie muß vielmehr auch später während des
Einsatzes, wie allgemein üblich, abgerichtet werden, damit
die Schleifeigenschaften der Schleifscheibe auch nach längerer
Benutzung erhalten bzw. wieder hergestellt werden.
Wenn nun aber die Schleifscheibe im Bereich der Nebenschneide
in eine Richtung senkrecht zu dieser abgerichtet wird, so
vergrößert sich die Länge l N der Nebenschneide, weil sich an
die Nebenschneide rückwärtig der weitere Abschnitt unter dem
Freiwinkel ′ anschließt. Um zu erreichen, daß die Länge
l N der Nebenschneide konstant bleibt, muß daher zusätzlich
die Hauptschneide abgerichtet werden, um auf diese Weise die
axiale Länge l N der Nebenschneide wieder zu verkürzen. Man
kann nun zeigen, daß bei gleich großer Zustellung des Abricht
werkzeuges an der Hauptschneide und an der Nebenschneide, wie
dies ohnehin aus technologischen Gründen gewünscht wird, die
Länge l N der Nebenschneide dann unverändert bleibt, wenn der
Freiwinkel ′ so klein wie möglich eingestellt wird, bei
spielsweise im Bereich 1° bis 3°.
Für die Steuerung des Schleifwerkzeuges werden daher im ge
nannten Beispielsfall die Größen l N = 1,562 mm und ′ = 1°
vorgegeben.
Beim Abrichten beträgt die Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit
v sd zweckmäßigerweise etwa 30 m/s. Das Verhältnis der Umfangs
geschwindigkeiten von Schleifscheibe und Abrichtrolle q D wird
zum Beispiel auf den Wert 0,8 festgelegt. Bei diesen Werten
ergibt sich eine Oberflächenstruktur der Schleifscheibe, die
gerade der gewünschten Wirkrauhtiefe R t von 6,4 µm entspricht.
Unter Berücksichtigung eines Schleifscheibendurchmessers D S
von 600 mm errechnet sich aus der Schleifscheibenumfangsge
schwindigkeit v sd und dem Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis
q D eine Schleifscheibendrehzahl n S von 955,42 min-1. Die
Umfangsgeschwindigkeit der Abrichtrolle v R berechnet sich in
entsprechender Weise zu 24 m/s. Die Drehzahl der Abrichtrolle
berechnet sich dann mit einem Rollendurchmesser D R von 200 mm
zu 2293 min-1.
Die Werte für die axiale und die radiale Zustellung ergeben
sich in der Praxis aus der Korngröße d K , die im vorliegenden
Falle 0,2 mm betragen kann, multipliziert mit einem konstanten
Faktor. Die axiale Zustellung s D ergibt sich dann mit einem
Faktor 0,4 zu 0,08 und die radiale Zustellung a D in entsprechen
der Weise zu 0,005.
Aus der axialen Zustellung s d pro Schleifscheibenumdrehung
und der Schleifscheibendrehzahl n S errechnet sich dann die
Zustellgeschwindigkeit der Abrichtrolle v fd zu 76,43 mm/min.
Mit den vorstehend für einen Beispielsfall errechneten Werten
steuert nun die Schleifmaschine mit dem Steuergerät 55 die
Abrichtrolle 40 beispielsweise aus einer Position in Fig. 1
rechts von der Schleifscheibe 12 in einen Punkt, der in Ver
längerung der dritten konischen Oberfläche 64 der Schleifscheibe
12 liegt. In dieser Position werden die Schleifscheibe 12 und
die Abrichtrolle 40 in Rotation versetzt und gleichzeitig ein
Kühlmittel zugeführt. Aus dem ersten Punkt in Verlängerung
der dritten konischen Oberfläche 64 wird nun die Abrichtrolle
40 in einer X-Z-Steuerung entlang der dritten konischen Ober
fläche 64 geführt, bis ein Punkt am Obergang von der dritten
konischen Oberfläche 64 zur zweiten konischen Oberfläche 63,
d.h. der Nebenschneide, erreicht ist. Die Schleifscheibe wird
nun entlang der Nebenschneide über die Länge l N geführt und
zwar in Z-Richtung, wie mit dem Pfeil 49 in Fig. 1 angedeutet.
Nach Durchlaufen der Länge l N wird die Steuerung wiederum
umgeschaltet, so daß die Abrichtrolle 40 in X-Richtung, d.h.
in Richtung des Pfeiles 48 in Fig. 1 entlang der Hauptschneide
30 verfahren wird.
Das Steuergerät 55 verfährt nun die Abrichtrolle 40 im Eilgang
wieder zurück an den Ausgangspunkt.
Die auf diese Weise konditionierte Schleifscheibe 12 wird nun
zum Hochgeschwindigkeits-Umfangsschleifen eingesetzt, wobei
sich aus den bekannten Beziehungen für das bezogene Zeitspan
volumen Q′ W ein Wert von 981,05 mm3/mm s ergibt, wobei die
Umfangsgeschwindigkeit v W des Werkstückes bei 2 m/s und dem
zufolge die Drehzahl n W des Werkstückes bei 1273,88 U/min.
liegt. Daraus ergibt sich die Zustellung pro Durchgang a e mit
0,5 mm, woraus folgt, daß bei dem vorgegebenen Aufmaß von
1 mm insgesamt zwei Durchgänge erforderlich sind.
Aufgrund der Länge l N der Nebenschneide von 1,562 mm ergibt
sich dann bei den genannten Prozeßparametern gerade die ge
wünschte Oberflächengüte.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante des Ausführungsbeispiels
gemäß Fig. 2 besteht ein Unterschied insofern, als der Haupt
schneidenwinkel nicht mehr 90° sondern beispielsweise
45° beträgt, so daß der helikoidale Übergang 66′ als schrauben
förmig gewundene Konusfläche entsteht. In diesem Falle hat
man durch freie Wahl des Hauptschneidenwinkels noch einen
dritten Parameter neben l N und ′, um optimale Verfahrens
bedingungen zu erzeugen.
Schließlich zeigt Fig. 4 noch eine weitere Variante, die sich
von den bisher geschilderten dadurch unterscheidet, daß die
Schleifscheibenachse parallel zur Werkstückachse verläuft.
Infolgedessen ist die Nebenschneidefläche 63′′ eine kreis
zylindrische Umfangsfläche. Die Hauptschneidefläche 62′′ kann,
wie in Fig. 4 dargestellt, eine konische Fläche sein, so daß
ein Hauptschneidenwinkel entsteht, der kleiner als 90°
ist. Selbstverständlich kann aber die Hauptschneidefläche bei
diesem Ausführungsbeispiel eine radiale, d.h. ebene Fläche
sein, so daß sich auch hier ein Hauptschneidenwinkel
von 90° einstellen würde.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten Ausführungs
beispiele nur eine kleine Auswahl aus den möglichen alternativen
Lösungen darstellt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung
realisiert werden können. Es versteht sich ferner, daß sich
die geschilderten Ausführungsbeispiele auf den Fall der Bear
beitung von metallischen Werkstücken, insbesondere Wellen,
Zapfen und dgl. beziehen, durch geeignete Einstellung der
Prozeßgrößen läßt sich jedoch auch eine Anpassung an andere
Werkstückarten vornehmen.
Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell
unabhängig davon, welche Art von Schleifscheiben verwendet
wird. Allerdings ist bei dem angestrebten Hochgeschwindigkeits-
Schälschleifverfahren, bei dem die Differenz von Rohmaß 60
und Fertigmaß 61 in der Größenordnung von einigen Millimetern
liegen kann, eine Schleifscheibe 12 bevorzugt, die zumindest
an ihrem Umfang mit CBN-Kristallen (CBM = cubid boron nitride)
versehen ist.
Claims (4)
1. Verfahren zum Abrichten einer Schleifscheibe (12), bei
dem eine Abrichtrolle (40) mittels einer numerisch
gesteuerten Mehrkoordinaten-Bewegungseinheit (46, 47)
entlang einer rohen Oberfläche (30, 31) der Schleif
scheibe (12) zur Erzeugung eines vorgegebenen Umfangs
profils (62 bis 64) der Schleifscheibe (12) bewegt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in Abhängig
keit von Prozeßparametern eines mittels der Schleif
scheibe (12) nach dem Abrichten auszuführenden Schleif
vorgangs an einem Werkstück (20) ein Umfangsprofil (62
bis 64) bestimmt und dieses dann mittels der Abrichtrolle
(40) an der Schleifscheibe (12) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, zum Abrichten einer Schleif
scheibe (12) für einen nachfolgenden Hochgeschwindig
keits-Schälschleifvorgang mit hohem Zeitspanungsvolumen,
bei dem eine Hauptschneidefläche (62) der Schleifscheibe
(12) mit großer axialer Vorschubgeschwindigkeit (v z )
einen helikoidalen Übergang (66) zwischen Rohmaß (60)
und Fertigmaß (61) erzeugt und eine Nebenschneidefläche
(63) auf dem Fertigmaß (61) des Werkstücks (20) aufliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (l N ) der
Nebenschneidefläche (63) in Abhängigkeit von den Prozeß
parametern eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hauptschneidefläche (62) derart erzeugt wird,
daß sie entlang einer radialen Linie am helikoidalen
Übergang (66) anliegt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Hauptschneidefläche (62′, 62′′) derart erzeugt
wird, daß sie entlang einer zu einer radialen Richtung
geneigten Richtung am helikoidalen Übergang (66) anliegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883843046 DE3843046A1 (de) | 1987-12-23 | 1988-12-21 | Verfahren zum abrichten einer schleifscheibe |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3743811 | 1987-12-23 | ||
DE19883843046 DE3843046A1 (de) | 1987-12-23 | 1988-12-21 | Verfahren zum abrichten einer schleifscheibe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3843046A1 true DE3843046A1 (de) | 1989-07-20 |
DE3843046C2 DE3843046C2 (de) | 1993-01-21 |
Family
ID=25863158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883843046 Granted DE3843046A1 (de) | 1987-12-23 | 1988-12-21 | Verfahren zum abrichten einer schleifscheibe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3843046A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1080843A2 (de) * | 1999-08-27 | 2001-03-07 | Schaudt Mikrosa BWF GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum CNC-gesteuerten Abrichten einer Regelscheibe einer spitzenlosen Schleifmaschine |
US6875092B2 (en) * | 2002-03-29 | 2005-04-05 | Depuy Products, Inc. | Method for the manufacture of a femoral prosthesis |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3737641C2 (de) * | 1987-10-19 | 1989-12-28 | Fortuna-Werke Maschinenfabrik Gmbh, 7000 Stuttgart, De |
-
1988
- 1988-12-21 DE DE19883843046 patent/DE3843046A1/de active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3737641C2 (de) * | 1987-10-19 | 1989-12-28 | Fortuna-Werke Maschinenfabrik Gmbh, 7000 Stuttgart, De |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Spur, G. und Stöferle, Th.: Handbuch der Fertigungstechnik Bd. 3/2, Carl Hauser Verlag München, 1980, S. 151-157 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP1080843A2 (de) * | 1999-08-27 | 2001-03-07 | Schaudt Mikrosa BWF GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum CNC-gesteuerten Abrichten einer Regelscheibe einer spitzenlosen Schleifmaschine |
EP1080843A3 (de) * | 1999-08-27 | 2003-09-10 | Schaudt Mikrosa BWF GmbH | Verfahren und Vorrichtung zum CNC-gesteuerten Abrichten einer Regelscheibe einer spitzenlosen Schleifmaschine |
US6875092B2 (en) * | 2002-03-29 | 2005-04-05 | Depuy Products, Inc. | Method for the manufacture of a femoral prosthesis |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3843046C2 (de) | 1993-01-21 |
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