DE4123850A1 - Vorrichtung und verfahren zum regenerieren von rotierenden praezisen schleifwerkzeugen - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zum regenerieren von rotierenden praezisen schleifwerkzeugenInfo
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- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
- B24B53/013—Application of loose grinding agent as auxiliary tool during truing operation
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Description
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Regenerieren von rotie
renden präzisen Schleifwerkzeugen mit einem Abrichtwerkzeug
und in Flüssigkeit suspendiertem losem Schleifmittel in einem
Spalt zwischen beiden sind Gegenstand der Patentanmeldung.
Aus der Patentschrift DD 2 44 518 ist eine gattungsgemäße
Vorrichtung für die Wiederherstellung von Anschrägungswinkel
und Stirnbreite von Diamanttrennscheiben bekannt. Eine
schleifmittelfreie Schleifform mit Kugelkalottengestalt
bewirkt Linienkontakt entlang des ganzen Trennscheiben
umfangs. Die Trennscheibe wird federnd und schwenkbar
gehalten. Die Vorrichtung ist von der Schleifmaschine
getrennt.
Die Laufgenauigkeit der rotierenden Schleifwerkzeuge ist für
das Erzielen hoher Genauigkeit beim Präzisions- bzw. Ultra
präzisionsschleifen von entscheidender Bedeutung. Die Lauf
genauigkeit der Schleifwerkzeuge wurde bisher dadurch ver
sucht zu erreichen, daß die Schleifwerkzeuge durch eine
Einzelkorn- oder Mehrkornabrichtvorrichtung geformt wurden.
Da solche Abrichtvorrichtungen theoretisch nur im Punkt- oder
Linienkontakt arbeiten, konzentriert sich die Schnittkraft
beim Abrichten auf eine kleine Fläche, wo die Abrichtvorrich
tung und das Schleifwerkzeug mit hohem Druck belastet werden.
Infolge der kleinen Kontaktfläche können sich Abrichtvorrich
tung und Schleifwerkzeug zudem nicht ausreichend gegen
einander abstützen. Deshalb ist der Abrichtprozeß sehr
empfindlich gegen Prozeßstörungen, wie z. B. am Schleif
werkzeug vorhandene Schlagfehler, Schwingungen, Veränderungen
der Schnittkraft etc. Dies führt in Folge zu sehr lang
wierigen Abrichtprozessen bzw. zu einer unerwünscht
limitierten Endlaufgenauigkeit.
Aufgabe ist es, Vorrichtung und Verfahren zum Regenerieren
von rotierenden präzisen Schleifwerkzeugen anzugeben, die für
Schleifwerkzeuge vielfältiger Formen bei verkürzten Bearbei
tungszeiten wesentlich reduzierte Formfehler des Schleifwerk
zeugs ergeben.
Die Lösung wird mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den
Kennzeichen des Anspruchs 1 erreicht, also wenn das Abricht
werkzeug in einem Flächenbereich angenähert die negative
Soll-Form des Schleifwerkzeugs aufweist und das Abricht
werkzeug in diesem Flächenbereich gebundene Schneidkörner
trägt. Mit dem ersten Merkmal werden die Probleme bei Linien
berührung durch Erweiterung auf Flächenberührung - indirekt
über das lose Schleifmittel - beseitigt. Überraschend ist der
Befund, daß die Belegung des Abrichtwerkzeugs mit gebundenen
Schleifkörnern, obwohl diese nicht in direkten Kontakt zum
Schleifwerkzeug treten, Vorteile bei der Abtragsleistung, der
Unterdrückung periodischer Restfehler und bei der Standzeit
des Abrichtwerkzeugs bietet.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter
ansprüche 2 bis 7. Daß gemäß Anspruch 3 das Schleifwerkzeug
auf der Arbeitsspindel verbleiben kann, ist besonders vor
teilhaft, da Justierfehler beim Einspannen auf der Arbeits
spindel ausgeschlossen werden und Rüstzeiten für das Spannen
auf zwei Maschinen entfallen.
Verfahrenslösungen sind Gegenstand der Ansprüche 8 bis 10.
Eine vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Abrichten von Diamantschleifscheiben für die duktile
Bearbeitung optischer Gläser ist Gegenstand des Anspruchs 11.
Mit der Zeichnung wird die Erfindung erläutert.
Es zeigt schematisch
Fig. 1 einen Schnitt durch die Wirkzone der Vorrichtung in
prinzipieller unmaßstäblicher Darstellung,
Fig. 2a eine Vorrichtung mit zylindrischem Schleifwerkzeug,
axial gesehen,
Fig. 2b die Vorrichtung von Fig. 2a in radialer Ansicht,
Fig. 3a eine Vorrichtung mit Schleifwerkzeug in Form einer
Kugelschicht, axial gesehen im Schnitt,
Fig. 3b die Vorrichtung von Fig. 3a in radialem Schnitt,
Fig. 4a eine Vorrichtung mit Topfschleifscheibe mit kreis
ringförmiger Schleiffläche, axial gesehen,
Fig. 4b die Vorrichtung von Fig. 4a in radialem Schnitt.
Fig. 1 zeigt axial einen Ausschnitt eines als Schleifscheibe
ausgebildeten Schleifwerkzeugs (1) mit gebundenem Schleifkorn
(11) auf seinem Umfang. Um die Drehachse (12) wird das
Schleifwerkzeug (1) zum Schleifen und Abrichten angetrieben.
Ein Abrichtwerkzeug (2) mit gebundenem Schleifkorn (201) an
seiner Nutzfläche folgt mit einem Spalt (120) als Negativ der
Soll-Form des Schleifwerkzeugs (1) und zwar auf einer radial
und axial ausgedehnten Nutzfläche. Durch einen Antrieb (21)
kann das Abrichtwerkzeug (2) senkrecht zur Schnittebene eine
oszillierende Bewegung ausführen.
Aus einem Zufuhrrohr (3) wird loses Schleifmittel (301), in
Flüssigkeit suspendiert, in den Spalt (120) zwischen
Schleifwerkzeug (1) und Abrichtwerkzeug (2) eingebracht.
Durch diese Kombination wird das rotierende Schleifwerkzeug
(1) flächig durch das lose Schleifmittel (301) bearbeitet.
Die Schneidkräfte werden so gegenüber herkömmlichen Abricht
vorrichtungen durch die Verteilung auf eine Fläche reduziert
und durch das lose Schleifmittel (301) stochastisch verteilt.
Systematisch über das Schleifwerkzeug (1) verteilte Fehler
werden so wirksam verhindert. Die zusätzliche Bewegung des
Abrichtwerkzeugs (2) bewirkt, daß sich eventuelle Ober
flächenfehler des Abrichtwerkzeugs (2) nicht z. B. durch
konstant abweichende Schneidkraft auf einer Umfangslinie auf
das Schleifwerkzeug (1) übertragen, da sie ausgemittelt
werden.
Die Beschichtung des Abrichtwerkzeugs (2) mit Schleifmittel
(201) bewirkt zum einen eine Armierung gegen Verschleiß durch
das lose Schleifmittel (301). Zum anderen wird das Verhalten
des losen Schleifmittels (301) beim Durchlaufen des Spalts
(120) positiv beeinflußt und so die Abtragswirkung und die
Flächengüte gesteigert. Schneidkraft und Abtragswirkung der
Vorrichtung lassen sich durch Wahl des losen Schleifmittels
(301) ebenso wie der Beschichtung des Abrichtwerkzeugs (2)
hinsichtlich Werkstoff, Körnung und Konzentration in der
Suspension sowie durch die Höhe des Spalts (120) zwischen
Schleifwerkzeug (1) und Abrichtwerkzeug (2) variieren und
einstellen. Als loses und gebundenes Schleifmittel
(11, 201, 301) ist jeweils Diamant geeignet, daneben aber
auch jedes andere gebräuchliche Schleifmittel bzw. Läpp
mittel.
Die Dicke des Schleifmittels (201) auf dem Abrichtwerkzeug
(2) ist beliebig, so daß auch normale massive Schleifscheiben
aus Bindemittel und Schleifkorn geeignet sind.
Fig. 2a zeigt nochmals eine axiale Gesamtansicht einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zylindrischem Schleif
werkzeug (1), bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugs
zeichen, wie in Fig. 1, versehen sind. Daneben zeigt Fig. 2b
die gleiche Vorrichtung in radialer Ansicht. Die Schleif
scheibe (1) sitzt auf einer Achse (12) mit einem Drehantrieb
und wird beim Abrichten wie beim Schleifen gedreht. Eine
Zustelleinrichtung (13) ist schematisch angedeutet, mit der
die Lage der Achse (12) verstellt werden kann, um den Spalt
(120) (Fig. 1) einzustellen und den Abtrag an der Schleif
fläche (11) des Schleifwerkzeugs (1) durch den Abrichtprozeß
auszugleichen.
Die axial oszillierende Bewegung des Abrichtwerkzeuges (2)
wird beispielsweise wie dargestellt durch einen Kurbeltrieb
(21) in Verbindung mit einer Längsführung (22) realisiert.
Fig. 3a und 3b zeigen eine Variante für ein Schleifwerk
zeug (1) in Form einer Kugelschicht in axialem (Fig. 3a)
und radialem Schnitt (3b). Gleiche Teile sind mit gleichen
Bezugszeichen wie in den Fig. 1, 2a, 2b versehen.
Bei dieser Variante wird erreicht, daß der Relativgeschwin
digkeitsvektor beim Abrichtvorgang nicht kollinear ist mit
jenem beim Schleifvorgang. Dadurch wird vermieden, daß
Abrichtstrukturen auf der Werkzeugoberfläche entstehen, die
sich später wieder auf das zu bearbeitende Werkstück abprägen
können.
Das Abrichtwerkzeug (2′) ist der Form der kugeligen Schleif
fläche (11′) angepaßt als Kugelkalotte ausgeführt. Statt des
oszillierenden Antriebs (21) des Beispiels Fig. 2a, 2b ist
hier ein Drehantrieb vorgesehen, der das Abrichtwerkzeug (2′)
um die Achse (23) dreht.
Wird beispielsweise eine Diamantschleifscheibe "Gresso D15A-C 100"
der Firma Ernst Winter und Sohn in 2000 Norderstedt 1
mit 150 mm Durchmesser und 3 mm Breite abgerichtet mit einem
Abrichtwerkzeug (2′) von 30 mm Durchmesser mit der Körnung
200 mesh bei 200 Umdrehungen in der Minute mit einem Spalt
(120) von weniger als 15 µm Höhe und mit losem Diamant der
Körnung 20 µm, in Wasser suspendiert, dann wird nach normaler
Abnutzung des Schleifwerkzeugs (1) innerhalb von 10 Minuten
eine Rundlaufgenauigkeit der Schleifscheibe von ungefähr
0,2 µm erreicht.
Diese Konstruktion ist auch für Schleifwerkzeuge (1′) in Form
einer außermittigen Kugelschicht geeignet, wobei dann die
Achse (23) entsprechend seitlich zu versetzen ist.
Auch andere Formen des Schleifwerkzeuges (1, 1′) können, teils
unter Verzicht auf die zusätzliche Bewegung des Abrichtwerk
zeuges (2, 2′) mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach
entsprechender Anpassung des Abrichtwerkzeuges (2, 2′) regene
riert werden. Beispiele sind Kegelstumpf, Doppelkegelstumpf,
Torus und Tonnenkörper, Ellipsoid und Paraboloid.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zum Abrichten einer Topf
schleifscheibe (1′′) mit kreisringförmiger Schleiffläche (11′′)
und topfförmigem Träger ist in Fig. 4a und 4b dargestellt.
Das Abrichtwerkzeug (2′′) ist zylindrisch und liegt stirn
seitig mit seiner Schleiffläche (201′′) an der Schleiffläche
(11′′) der Topfschleifscheibe (1′′) an. Durch ein Rohr (3) wird
wie in den vorhergehenden Beispielen loses Schleifmittel (301)
in den Spalt zwischen den Schleifflächen (11′′) und (201′′)
gegeben. Die Topfschleifscheibe (1′′) rotiert um die Achse
(12), das Abrichtwerkzeug (2′′) rotiert um die Achse (23), die
Drehrichtung kann gegenläufig sein. Die Stellung der Achsen
(12) und (23) zueinander kann nach Bedarf eingestellt werden.
Claims (11)
1. Vorrichtung zum Regenerieren von rotierenden präzisen
Schleifwerkzeugen (1) mit einem Abrichtwerkzeug (2) und
in Flüssigkeit suspendiertem losem Schleifmittel (301) in
einem Spalt (120) zwischen beiden, dadurch gekennzeich
net, daß das Abrichtwerkzeug (2) in einem Flächenbereich
angenähert die negative Soll-Form des Schleifwerkzeugs
(1) aufweist und das Abrichtwerkzeug (2) in diesem
Flächenbereich gebundene Schneidkörner (201) trägt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Schleifwerkzeug (1) beim Regenerieren rotiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, gekennzeich
net durch die Anbringung an einer Schleifmaschine, wobei
das Schleifwerkzeug (1) beim Regenerieren auf der
Arbeitsspindel verbleibt und die Vorrichtung Mittel auf
weist zum Einbringen des Abrichtwerkzeugs (2) in die
Position des Schleifguts, das sonst mit dem Schleifwerk
zeug (1) bearbeitet werden kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug (2) beim
Regenerieren bewegt wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 für zylindrische Schleifwerk
zeuge (1) zum Abrichten der Mantelfläche (11), dadurch
gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug (2) eine Innen
zylinderfläche und einen axial oszillierenden Antrieb
(21) aufweist (Fig. 2a, b).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 für Schleifwerkzeuge in Form
einer Kugelschicht (1′), dadurch gekennzeichnet, daß das
Abrichtwerkzeug (2′) eine Innen-Kugelkalotte und einen
radial zum Schleifwerkzeug (1) rotierenden Drehantrieb
aufweist (Fig. 3a, 3b).
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Abrichtwerkzeug (2) auf
einer Verschiebe- oder Verschwenkeinrichtung an einer das
Schleifwerkzeug (1) tragenden Schleifmaschine angebracht
ist und anstelle eines zu schleifenden Werkstücks in
Wirkstellung zum Schleifwerkzeug (1) verschiebbar oder
verschwenkbar ist.
8. Verfahren zum Einstellen der Schnittkraft bei einer Vor
richtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (120) zwischen
Abrichtwerkzeug (2) und Schleifwerkzeug (1), die Korn
größe und die Konzentration in der Suspension des losen
Schleifmittels (301) eingestellt werden zur Variation der
Schnittkraft.
9. Verfahren zum Regenerieren von rotierenden präzisen
Schleifwerkzeugen (1) mit einem Abrichtwerkzeug (2) und
in Flüssigkeit suspendiertem losen Schleifmittel (301),
gekennzeichnet durch die Verwendung einer Vorrichtung
nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zustellbewegung beim Abrichten durch das Schleifwerk
zeug (1) erfolgt.
11. Anwendung von Vorrichtung oder Verfahren nach mindestens
einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Abrichten von Diamant
schleifscheiben für die duktile Bearbeitung optischer
Gläser.
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