DE60020646T2 - Spitzenlose Rundschleifvorrichtung - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung zum Schleifen eines besonders dünnen Bauteils oder eines langgestreckten Bauteils in der spitzenlosen Weise.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Wenn optische Kommunikations- oder Ultra-Präzisionsvorrichtungen entwickelt werden, werden für Ultra-Präzisions-Zylinderbauteile mit kleinem Durchmesser, die in Muffen- oder Mikromaschinenteilen verwendet werden, die Anforderungen erhöht und eine hoch-effiziente und ultragenaue Herstellungstechnologie wird gefordert. Als solch Ultrapräzisions-Zylinderbauteile mit kleinem Durchmesser gibt es z. B. eine Faserführung für einen optischen Faserverbinder, eine Nadel eines Nadellagers, einen Kopf eines Stiftdruckers und anderes. Die Anwendung der spitzenlosen Schleifmaschine ist zum Bearbeiten eines Außendurchmessers solch eines Bauteils geeignet, das einen extrem kleinen Durchmesser (z. B. nicht mehr als mehrere mm), oder das ein hohes Schlankheitsverhältnis hat.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung zeigt, vorgestellt durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung („Entwicklung und praktische Anwendung der ELID-Bearbeitungsmaschine und das System Nr. 4", Tool Engineers, Oktober 1998).
  • Wie in der Zeichnung gezeigt, ist ein langgestrecktes Werkstück 1 auf einer Klinge 2 montiert, die eine geneigte Oberfläche derselben hat, und in Kontakt mit einer Außenumfangsoberfläche eines Regulierungsrades 3 gebracht, um sich rund um eine Wellenmitte des Werkstückes 1 zu drehen. Andererseits sind eine ELID-Elektrode 5 und eine Entladungselektrode 6 in großer Nähe zu der Außenumfangsoberfläche einer leitfähigen Schleifscheibe 4, z. B. einer Bronze-Eisen-Zusammensetzung, die haftverbunden oder dergleichen ist, vorgesehen, und eine Spannung zum Entladen oder eine Spannung für die Elektrolyse kann zwischen diesen Elektroden und der Schleifscheibe 4 durch die ELID-Stromzuführung 7 angelegt werden.
  • Bei solch einem Aufbau kann das Genauigkeitsabrichten der Umfangsoberfläche der Schleifscheibe durch Entladeabrichten ausgeführt werden, das das Entladen zwischen der Elektrode 6 und der Schleifscheibe 4 verursachen kann, so dass die sehr genaue Schleifscheibenoberfläche, die eine Geradlinigkeit von 4 μm/W50 mm und eine Rundheit von 2 μm/ ⌀150 mm hat, erhalten werden kann.
  • Außerdem wird zwischen die ELID-Elektrode 5 und die Schleifscheibe 4 während des Anfangsabrichtens der Schleifscheibe 4 ein leitfähiges elektrolytisches Fluid 8 dazwischen zugeführt. Anschließend wird das elektrolytische Nachbearbeiten der Schleifscheibe 4 ausgeführt, während das Leiten des elektrolytischen Zwischenverfahren-Nachbearbeitungsschleifens (ELID-Schleifen) zum Schleifen des Werkstückes 1 ausgeführt wird. Demzufolge ist es möglich, keramische Bauteile (Zirkon-Muffen) oder nitrierte SKD 61 (mit einer Härte von 1000 HV), die einen Durchmesser von 2, 5 mm haben, die eine Oberflächenrauhigkeit von nicht mehr als Rz 0,15 μm und eine Geradlinigkeit von nicht mehr als Rp 0,15 mm haben, zu erhalten.
  • Jedoch hat die oben beschriebene ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung solch ein Problem wie das, dass sich die äußere Umfangsform des Regulierungsrades 3 infolge des langen Gebrauchs verändert. Z. B. wird während des In-Beschickung-Schleifens, um ohne dass das Werkstück zugeführt wird zu schleifen, ein Teil, der mit dem Werkstück in Kontakt kommt, infolge des Abriebs verschlissen, und als ein Ergebnis verändert sich eine Kontaktfläche des Werkstückes, was keine glatte Rotation ermöglicht. Außerdem wird in dem Durchlauf-Zuführungsschleifen, um das Werkstück während des Zuführens zu schleifen, das Regulierungsrad 3 teilweise verschlissen, um zu diesem ähnlich, keine glatte Rotation zu ermöglichen.
  • Selbst wenn überdies sich die Form der Außenumfangsoberfläche nicht verändert, wenn sich die Oberflächengestalt des Regulierungsrades 3 verändert, um den Reibungskoeffizient zu variieren, kann das Werkstück nicht glatt gedreht werden, und es treten solche Probleme auf, dass das Werkstück bearbeitet wird, um abgeflacht zu werden (die Querschnittsform weicht von einem vollkommenen Kreis ab).
  • Wenn diese Probleme auftreten, wird das Regulierungsrad 3 aus der Vorrichtung entfernt, um die Form in der Weise des nicht-verbunden Betriebs (offline-Betrieb) zu korrigieren, oder es wird ein zusätzlich vorgesehenes Arbeitswerkzeug verwendet, um die Umfangsoberfläche in der Maschine zu korrigieren, ohne das Regulierungsrad 3 aus der Vorrichtung im Stand der Technik zu entfernen. Da jedoch das Re-Formgeben den Reibungskoeffizienten des Werkstückes in jeden Fall verändert, ist ein stabiles Schleifen unter denselben Bedingungen schwierig. Außerdem ermöglicht in dem Fall des Re- Formgebens im nicht-verbunden Betrieb (offline-Betrieb) insbesondere die Befestigung (die Wiederbefestigung kein präzises Zentrieren.
  • Die JP 10- 1175 165 zeigt eine Schleifvorrichtung mit einer Schleifscheibe und einem Regulierungsrad zum Schleifen eines Werkstückes, das durch eine Platte gelagert wird. Die Schleifscheibe ist mit einer Bearbeitungs- und Genauigkeitsausrüstung ausgerüstet, die aus zwei Elektroden und einer Schleifflüssigkeits-Zuführeinrichtung besteht, die eine leitfähige Flüssigkeit zwischen die Schleifscheibe und die Elektrode für die Abrichten zuführt.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde erbracht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. D. h., ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung zu schaffen, die den Reibungskoeffizienten einer Außenumfangs-Oberflächenform des Regulierungsrades 3 in Bezug auf das Werkstück während des Schleifverfahrens des Werkstückes im Wesentlichen konstant halten kann.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung vorgesehen, die: eine Klinge (2) aufweist, um das Drehwerkstück (1) horizontal zu lagern und die eine geneigte Oberfläche hat, die nach außen und nach unten geneigt ist; und ein Regulierungsrad (10), das angetrieben wird, um sich um rund um eine horizontale Wellenmitte zu drehen, eine leitfähige Schleifscheibe (4), die beim ELID-Schleifen der Außenumfangsoberfläche des Werkstückes verwendet wird, einen Außenumfangsabschnitt des Regulierungsrades (10), das ein leitfähiges elastisches Teil (11) und abriebfeste Teilchen (12) enthält, die durch das Teil (11) gehalten werden, und die außerdem aufweist: eine elektrolytische Elektrode (14), vorgesehen in großer Nähe zu der Außenumfangsoberfläche des Regulierungsrades (10); und eine elektrolytische Energiezuführung (16) zum Anlegen einer Spannung für die Elektrolysen zwischen der elektrolytischen Elektrode und des Regulierungsrades (10), wobei das leitfähige elektrolytische Fluid zwischen der elektrolytischen Elektrode und des Regulierungsrades (10) fließt, das leitfähige elastische Teil (11) durch die elektrolytische Nachbehandlung entfernt wird, die abriebfesten Teilchen (12) vorspringen, um rund um die Wellenmitte des Werkstückes in Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche des Werkstückes zu drehen.
  • Wenn die elektrolytische Spannung zwischen der elektrolytischen Elektrode (14) und dem Regulierungsrad (10) durch die elektrolytische Energiezuführung (16) angelegt wird, um das leitfähige elastische Teil (11) des Regulierungsrades (10) der elektrolyti schen Nachbehandlung zu unterwerfen, während das leitfähige, elektrolytische Fluid 8 zwischen der elektrolytischen Elektrode (14) und dem Regulierungsrad (10) zugeführt wird, kann das elastische Teil (11) durch die elektrolytische Nachbearbeitung entfernt werden, um die Außenumfangs-Oberflächenform des Regulierungsrades (10) während des Schleifverfahrens des Werkstückes im Wesentlichen konstant zu halten, und eine Vorsprungsmenge der abriebfesten Teilchen (12) kann eingestellt werden, um den Reibungskoeffizienten in Bezug auf das Werkstück im Wesentlichen konstant zu halten.
  • Entsprechend eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung ist das leitfähige elastische Teil (11) eine Mischung eines elastischen Teiles und leitfähiger Teilchen.
  • Bei diesem Aufbau kann die gewünschte Leitfähigkeit auf das leitfähige elastische Teil (11) durch die leitfähigen Teilchen übertragen werden und die Elastizität kann auf dieselben durch das elastische Teil übermittelt werden.
  • Weitere Ziele und vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung des Standes der Technik zeigt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das eine gesamte ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 3 ist eine Teil-Draufsicht der 2;
  • 4 ist eine schematische Zeichnung der elektrolytischen Nachbehandlung eines Regulierungsrades; und
  • 5 ist eine weitere Teil-Draufsicht, die eine zu 2 ähnliche Darstellung zeigt.
  • Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel entsprechend der vorliegenden Erfindung wird nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende Teile durch alle Zeichnungen hindurch, um eine doppelte oder wiederholte Erläuterung zu vermeiden.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, dass eine gesamte ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3 ist eine Teil-Draufsicht der 2. Wie in den 2 und 3 gezeigt, enthält die ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Klinge 2 zum horizontalen La gern eines Drehwerkstückes 1 und hat eine geneigte Oberfläche, die nach außen und nach unten geneigt ist, und ein Regulierungsrad (10), das angetrieben wird, um sich rund um eine horizontale Wellenmitte zu drehen, und ELID-Partikelgrößen der Außenoberfläche des Werkstückes unter Verwenden einer leitfähigen Schleifscheibe 4.
  • Die leitfähige Schleifscheibe 4 ist z. B. eine aus Bronze-Eisen zusammengesetzte haftverbundene Schleifscheibe, und um positiv zu sein, wird eine ELID-Stromzuführung 7 angelegt (Gleichstrom-Impuls-Stromzuführung). Eine ELID-Elektrode 5 und eine Entladungselektrode 6 sind in großer Nähe zu einer Außenumfangsoberfläche der leitfähigen Schleifscheibe 4 vorgesehen und, wenn der Schalter umgeschaltet wird, legt die ELID-Stromzuführung 7 eine negative Spannung auf die Entladungselektrode 6 oder auf die ELID-Elektrode 5 an.
  • Mit diesem Aufbau kann das Elektro-Entladungsabrichten, das die Entladung zwischen der Entladungselektrode 6 und der Schleifscheibe 4 veranlasst, das Präzisionsabrichten der Schleifscheiben-Außenumfangsoberfläche ausführen. Zusätzlich wird zwischen der ELID-Elektrode 5 und der Schleifscheibe 4 ein leitfähiges elektrolytisches Fluid 8 angewandt, während das Anfangsbearbeiten der Schleifscheibe 4 dazwischen ausgeführt wird und die elektrolytische In-Verarbeitung des Nachbearbeitungsschleifens (ELID-Schleifen) dann ausgeführt wird, die das elektrolytische Nachbearbeiten der Schleifscheibe 4 während des Schleifens des Werkstückes 1 ausführt, um dadurch eine ausgezeichnet bearbeitete Oberflächenrauhigkeit und Geradlinigkeit zu erhalten.
  • 4 ist eine schematische Zeichnung eines Regulierungsrades (10). Wie in dieser Zeichnung gezeigt ist, ist der Außenumfangsabschnitt des Regulierungsrades (10) durch ein leitfähiges elastisches Teil (11) aufgebaut und abriebfeste Teilchen 12 werden durch das vorgenannte Teil 11 gehalten. Die abriebfesten Teilchen 12 sind aus verschwindend kleinen Teilchen aufgebaut, die mit den höchsten Härtegrad, z. B. Aluminium (Al2O3), Siliziumkarbid (SiC) und anderes, haben, und springen von der Oberfläche des Regulierungsrades 10 vor, so dass der Reibungskoeffizient mit dem Werkstück 1 erhöht wird, während der Verschleiß des Regulierungsrades 10 vermindert wird. Außerdem ist das leitfähige elastische Teil 11 ein Gemisch des elastischen Teils und der leitfähigen Teilchen. Als das elastische Teil kann z. B. Gummi, Kunststoff und anderer Plaststoff verwendet werden.
  • Überdies gibt es als die leitfähigen Teilchen Kupferpulver, Eisenpulver sowie einen Halbleiter. Zusätzlich kann eine Ansammlung von multiplen Metallen, die Kombination von Metallteilchen und kleinen Kunststoffteilchen, die von Metallteilchen und der Halbleiterteilchen, und die von Halbleiterteilchen und kleinen Kunststoffteilchen (der nachstehend beschriebene Kunststoff ist ein Material, das von dem elastischen Material verschieden ist) den leitfähigen Teilchen genügen.
  • Das Regulierungsrad 10 kann z. B. durch Mischen und Pressen des elastischen Teiles, der leitfähigen Teilchen und der abriebfesten Teilchen hergestellt werden, um die gewünschte Form zu erhalten, weiter durch Anwenden eines Sinterverfahrens und Integrierens des leitfähigen Teiles 11, um dadurch die abriebfesten Teilchen 12 fest zu halten. Es ist zu beachten, dass jedes andere Verfahren verwendet werden kann, um das Regulierungsrad 10 herzustellen, z. B. eines, das das elastische Teil, das die leitfähigen Teilchen und die abriebfesten Teilchen enthält, schmilzt und es dann in ein vorbestimmtes Formwerkzeug einfüllt.
  • In den 2 und 3 weist die ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung auf: eine elektrolytische Elektrode 14, vorgesehen in großer Nähe zu der Außenumfangsoberfläche des Regulierungsrades 10, und eine elektrolytische Energiezuführung 16 zum Anlegen einer elektrolytischen Spannung zwischen der elektrolytischen Elektrode 14 und dem Regulierungsrad 10.
  • Die Oberfläche der elektrolytischen Elektrode 14, die dem Regulierungsrad 10 gegenüberliegt, ist glatt gebildet, um mit einem vorbestimmten Zwischenraum dazwischen getrennt zu sein. Zusätzlich wird das leitfähige elektrolytische Fluid 8 veranlasst, in den Zwischenraum zu fließen. Die elektrolytische Energiezuführung 16 ist, ähnlich wie in der ELID-Energiezuführung 7, eine Gleichstrom-Energiezuführung oder einer Gleichstrom-Impuls-Energiezuführung, und das leitfähige elastische Teil 11 wird beauflagt, um positiv zu sein, während die negative Spannung auf die elektrolytische Elektrode 14, immer dann, wenn die Notwendigkeit entsteht, angewandt wird. Obwohl die elektrolytische Energiezuführung 16 und die ELID-Energiezuführung 7 in diesem Beispiel getrennt vorgesehen sind, können sie einstückig sein.
  • Bei diesem Aufbau wird das elastische Teil 11 durch die elektrolytische Nachbearbeitung entfernt und die abriebfesten Teilchen 12 werden veranlasst vorzuspringen und mit der Außenumfangsoberfläche des Werkstückes 1 in Kontakt gebracht zu werden, um rund um die Mittelwelle zu drehen. Außerdem wird die Schleifscheibe 4 der elektrolytischen Nachbearbeitung unterworfen, während das Werkstück 1 durch das ELID-Schleifen geschliffen werden kann.
  • Die 3 zeigt das In-Zuführschleifen zum Schleifen des Werkstückes 1, ohne es in der axialen Richtung zu bewegen.
  • Die 5 ist eine weitere Teil-Draufsicht, die zu der 3 ähnlich ist. Diese Zeichnung zeigt das Durchgangs-Zuführungsschleifen, durch das das Werkstück 1 geschliffen wird, während es in der axialen Richtung zugeführt wird. In diesem Beispiel ist die Drehwelle der leitfähigen Schleifscheibe 4 nicht vollständig parallel zu der Drehwelle des Regulierungsrades 10, sondern leicht geneigt. In diesem Aufbau kann, selbst wenn das Werkstück 1 sehr lang ist, das Werkstück 1 langgestreckt werden, indem es kontinuierlich unter Verwendung der leitfähigen Schleifscheibe 4 bearbeitet wird, während das Werkstück in der axialen Richtung zugeführt wird. Es ist zu beachten, dass jede andere Konfiguration zu der der 3 ähnlich ist.
  • Wie oben beschrieben, wird entsprechend des Aufbaus der vorliegenden Erfindung das leitfähige elektrolytische Fluid 8 zwischen die elektrolytische Elektrode 14 und dem Regulierungsrad 10 zugeführt, während die elektrische Spannung zwischen diese Teile durch die Elektroenergiezuführung 16 angelegt wird, und das elastische Teil 11 des Regulierungsrades 10 der elektrolytischen Nachbehandlung unterworfen wird. Demzufolge wird das leitfähige elastische Teil 11 durch die elektrolytische Nachbehandlung entfernt, und die äußere Umfangsoberflächenform des Regulierungsrades 10 kann während des Schleifens des Werkstückes im Wesentlichen konstant beibehalten werden und der Reibungskoeffizient in Bezug auf das Werkstück kann durch das Regulieren einer Vorsprungsmenge der abriebfesten Teilchen 12 nahezu konstant gehalten werden.
  • Demzufolge hat die ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung einen ausgezeichneten Vorteil dadurch, dass der Reibungskoeffizient der Außenumfangs-Oberflächenform des Regulierungsrades 10 in Bezug auf das Werkstück im Wesentlichen während des Schleifverfahrens des Werkstückes beibehalten werden kann.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsbeispiele erläutert worden ist, wird es verstanden werden, dass der in der Erfindung enthaltene Umfang nicht auf diese Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Im Gegensatz dazu enthält der Umfang der vorliegenden Erfindung alle Verbesserungen, Modifikationen und Entsprechungen, die in den beigefügten Ansprüchen enthalten sind.

Claims (2)

  1. ELID-spitzenlose Schleifvorrichtung, die aufweist; eine Klinge (2) für das horizontale Lagern eines Rotator-Werkstückes (1) und das eine geneigte Oberfläche, nach außen und nach unten geneigt, hat; und ein Regulierungsrad (10), angetrieben, um sich um eine horizontale Wellenmitte zu drehen, wobei die Vorrichtung ein ELID-Schleifen einer Werkstückaußenoberfläche durch Verwenden einer leitfähigen Schleifscheibe (4) ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenumfangsabschnitt der Regulierungsscheibe (10) ein leitfähiges elastisches Teil (11) und abriebfeste Teilchen (12), gehalten in dem elastisches Teil (11), enthält; die Vorrichtung außerdem aufweist: eine elektrolytische Elektrode (14), vorgesehen in großer Nähe zu einer Außenumfangsoberfläche des Regulierungsrades (10); und eine elektrolytische Energiezuführung (16) zum Anlegen eine elektrolytischen Spannung zwischen der elektrolytischen Elektrode und dem Regulierungsrad (10); wodurch ein leitfähiges Elektrolyt-Fluid veranlasst wird, zwischen der elektrolytischen Elektrode und dem Regulierungsrad (10) zu fließen, wobei das leitfähige elastische Teil (11) durch die elektrolytische Bearbeitung entfernt wird, um die abriebfesten Teilchen (12) zu veranlassen, vorzuspringen, während die abriebfesten Teilchen (12) mit der Außenumfangsoberfläche des Werkstückes in Berührung gebracht werden, um sich um ihre Wellenmitte zu drehen.
  2. ELID- spitzenlose Schleifvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das leitfähige elastische Teil (11) eine Mischung eines elastischen Teils und leitender Teilchen ist.
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