DE602004005314T2

DE602004005314T2 - Schleifmaschine

Info

Publication number: DE602004005314T2
Application number: DE602004005314T
Authority: DE
Inventors: Raymond J. Knaapen; Marinus J. Dona; Krassimir T. Krastev; Jakob Vijfvinkel; Piet C. Van Rens
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2004-01-20
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2024-01-21
Also published as: JP2006516933A; DE602004005314D1; EP1594657B1; WO2004069478A3; EP1594657A2; US20060131183A1; KR20050095886A; WO2004069478A2; CN1747814A; ATE356693T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Geräte gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1, 6, 14 und 19. Beispiele für solche Verfahren und Geräte sind in JP 10 044 036 A offenbart.
Solch ein Abrichtprozess ist bekannt und kann an einem Teilstück der Schleiffläche ausgeführt werden, während gleichzeitig ein anderes Teilstück der Schleiffläche einen Schleifvorgang an einem Werkstück durchführt. Die Situation, in der einerseits die Schleiffläche abgerichtet wird, während andererseits ein Schleifvorgang durchgeführt wird, wird oft als ELID bezeichnet, wobei ELID für elektrolytisches In-Prozess-Abrichten (ElectroLytic In-process Dressing oder ElectroLytic Inline Dressing) steht.
Ein wichtiger Vorteil des ELID-Schleifprozesses ist, dass die erzielte Güte der bearbeiteten Werkstückoberflächen verhältnismäßig hoch ist. Die Rauheit solcher Oberflächen kann geringer als 2 nm sein. Eine Schlussbehandlung der Werkstückoberflächen ist nicht erforderlich, wodurch Zeit und Geld gespart werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine Beschädigung unmittelbar unter der Oberfläche des Werkstücks (sub-surface damage) auftritt. Als vorteilhaftes Ergebnis ist sowohl die Oberfläche als auch ein Bereich unmittelbar unter der Oberfläche frei von Spannungen.
Während des Abrichtprozesses wird die Elektrode verschmutzt, was die Leistungsfähigkeit des ELID-Prozesses negativ beeinflusst. Dieses Problem wird durch regelmäßiges Reinigen der Elektrode gelöst, wobei der Schleifprozess unterbrochen werden muss. Da der Reinigungsprozess sehr häufig ausgeführt werden muss, beispielsweise alle fünf Minuten, stellt dies keine zweckmäßige Lösung dar, weshalb es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, für eine bessere Lösung zu sorgen.
Die Aufgabe wird gelöst mit Hilfe von Abrichtverfahren und -geräten, welche die Merkmale der Ansprüche 1, 6, 14 und 19 aufweisen.
Aufgrund der Bewegung der Elektrode in Bezug auf den Abrichtbereich wird die Elektrode ständig gereinigt. Der Fluss von Elektrolyt spielt bei dem Reinigungsprozess ebenfalls eine Rolle. Als ein vorteilhaftes Ergebnis des ständigen Reinigungspro zesses ist es nicht notwendig, den Schleifprozess zu unterbrechen, um die Elektrode zu reinigen. Ferner bleibt die Qualität des Abrichtprozesses auf einem hohen Niveau, da er immer mittels gereinigter Teilstücke der Elektrode ausgeführt wird.
Da sich die Elektrode in Bezug auf den Abrichtbereich bewegt, ist es außerdem möglich, eine Bürste oder dergleichen zu verwenden, um die Verschmutzung von den Teilstücken der Elektrodenoberfläche zu entfernen, die vorübergehend nicht in den Abrichtprozess einbezogen sind.
Die vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die Figuren, in denen ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, ausführlicher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung Bauteile einer ELID-Schleifmaschine und auch ein Werkstück;
2 in schematischer Darstellung ein Schleifwerkzeug und ein Abrichtwerkzeug der ELID-Schleifmaschine und auch das Werkstück wie in 1 gezeigt;
3 in schematischer Darstellung eine Unteransicht eines Schleifwerkzeugs und eines Abrichtwerkzeugs;
4 und 5 ein Verfahren zum Steuern der Bewegung eines Schlittens, der ein Werkstück haltert und es in Bezug auf ein Schleifwerkzeug positioniert;
6 in schematischer Darstellung ein Maschinengestell, ein Schleifwerkzeug und ein Werkstück;
7 ein Verfahren zum Begrenzen der Kräfte während eines Schleifprozesses;
8 in schematischer Darstellung einen Regelkreis zum Begrenzen der Kräfte während eines Schleifprozesses;
9 und 10 Methoden, um einen beweglichen Schlitten zur Halterung eines Werkstücks auf einer fest positionierten Unterlage zu lagern;
11 in schematischer Darstellung 1 ein Schleifwerkzeug und ein Abrichtwerkzeug und
12 in schematischer Darstellung sowohl ein Schleifwerkzeug und zwei Abrichtwerkzeuge als auch ein Endprodukt.
1 und 2 zeigen Bauteile einer ELID-Schleifmaschine 1. In dem gezeigten Beispiel umfasst die ELID-Schleifmaschine 1 eine Topfschleifscheibe 10, d. h. ein scheibenförmiges Schleifwerkzeug mit einer ringförmigen Schleiffläche 11. Die Schleiffläche 11 umfasst Schleifkörner zum eigentlichen spanenden Bearbeiten einer Oberfläche, die bearbeitet werden soll, und Haftmittel, in dem die Schleifkörner eingebettet sind. Die Topfschleifscheibe 10 ist um eine Drehachse 12 drehbar und an einem Ende einer angetriebenen Schleifspindel 13 angeordnet. Über die Schleifspindel 13 und eine Kohlebürste 14 ist die Topfschleifscheibe 10 mit dem Pluspol eines Impulsgenerators 20 verbunden.
Zum Halter eines Werkstücks 40 und zum Positionieren des Werkstücks 40 in Bezug auf die Topfschleifscheibe 10 ist ein beweglicher Schlitten 30 vorgesehen. Während eines Schleifprozesses wird die Position des Schlittens 30 in Bezug auf die Topfschleifscheibe 10 durch Steuermittel 50 gesteuert.
Zum Zweck des Abrichtens der Schleiffläche 11 ist eine scheibenförmige Elektrode 60 mit einer ebenen Oberseite 65, einer ebenen Unterseite 66 und einem kreisförmigen Umfang vorgesehen. Die Elektrode 60 ist drehbar angeordnet, wobei sich eine Drehachse 61 der Elektrode 60 senkrecht zu den ebenen Oberflächen 65, 66 der Elektrode 60 erstreckt. Die Elektrode 60 ist mit dem Minuspol des Impulsgenerators 20 verbunden. Ferner ist die Elektrode 60 so in der Nähe der Schleiffläche 11 positioniert, dass ein verhältnismäßig schmaler Zwischenraum zwischen der Elektrode 60 und der Schleiffläche 11 vorhanden ist. Die ELID-Schleifmaschine 1 umfasst Zuführungsmittel 70, um dem schmalen Zwischenraum Elektrolyt zuzuführen.
Um einen wirkungsvollen Abrichtprozess zu erhalten, ist die Elektrode 60 in Bezug auf die Schleiffläche 11 so positioniert, dass in der Richtung gesehen, in die sich die Drehachse 61 der Elektrode 60 erstreckt, ein Teilstück der Elektrode 60 ein Teilstück der Schleiffläche 11 überdeckt. Selbstverständlich kann der Abrichtprozess nur in einem Teilstück dieses Überdeckungsbereichs stattfinden, in dem sich der verhältnismäßig schmale Zwischenraum zwischen der Elektrode 60 und der Schleiffläche 11 befindet. Das Teilstück, in dem der Abrichtprozess tatsächlich stattfinden kann, wird als Abrichtbereich 75 bezeichnet. Falls die Schleiffläche 11 ringförmig ist, wie die gezeigte Schleiffläche 11 der Topfschleifscheibe 10, hat der Abrichtbereich 75, in der Richtung gesehen, in die sich die Drehachse 61 der Elektrode 60 erstreckt, die Form eines Ringsegments.
Der Elektrolyt spielt erstens eine Rolle bei dem Abrichtprozess, während er zweitens als Kühlmittel zum Kühlen des Bereichs dient, in dem der Abrichtprozess stattfin det. Zum Zweck des Kühlens des Bereichs, in dem der Schleifprozess stattfindet, umfasst die ELID-Schleifmaschine Kühlmittel 80, um dem Bereich Kühlflüssigkeit zuzuführen.
Während des Betriebs der ELID-Schleifmaschine 1 dreht sich die Gesamtheit aus Schleifspindel 13 und Topfschleifscheibe 10 um die Drehachse 12 und die Elektrode 60 dreht sich um die Drehachse 61. Bei dem Prozess bewegen sich der Schlitten 30 und das Werkstück 40 in Bezug auf die sich drehende Topfschleifscheibe 10, um zu ermöglichen, dass die Schleiffläche 11 alle zu bearbeitenden Bereiche der Oberfläche des Werkstücks 40 erreicht.
Aufgrund der Tatsache, dass die Topfschleifscheibe 10 mit dem Pluspol des Impulsgenerators 20 verbunden ist und die Elektrode 60 mit dem Minuspol des Impulsgenerators 20 verbunden ist, besteht eine Potenzialdifferenz zwischen der Topfschleifscheibe 10 und der Elektrode 60. Unter dem Einfluss der Potenzialdifferenz fließt über den Elektrolyten elektrischer Strom zwischen der negativen Elektrode 60 und der positiven Schleiffläche 11.
Infolge des Flusses von elektrischem Strom und des Flusses von Elektrolyt zwischen der Elektrode 60 und der Schleiffläche 11 wird die Schleiffläche 11 abgerichtet. Während des Schleifprozesses verschmutzt die Schleiffläche 11 durch vom Werkstück 40 abgetragenes Material, wobei dieses Material die Zwischenräume zwischen den Schleifkörnern der Schleiffläche 11 füllt. Es versteht sich, dass die Verschmutzung beseitigt werden muss, um sicherzustellen, dass die Leistungsfähigkeit der Schleiffläche 11 nicht im Laufe der Zeit abnimmt.
Ein verschmutztes Teilstück der Schleiffläche 11 wird immer erst durch die Elektrode 60 abgerichtet, bevor es wieder mit dem Werkstück 40 in Kontakt kommt. Während des Abrichtprozesses wird die Verschmutzung unter dem Einfluss sowohl des Flusses von elektrischem Strom als auch des Flusses von Elektrolyt beseitigt. Ferner wird das Haftmittel unter dem Einfluss des Flusses von elektrischem Strom oxidiert.
Während des Abrichtprozesses wird die negative Elektrode 60 verschmutzt. Diese Verschmutzung muss ebenfalls beseitigt werden, um die Abrichtfunktion der Elektrode 60 aufrechtzuerhalten. Deshalb wird gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung die Elektrode 60 um die Drehachse 61 gedreht. In der Praxis zeigt sich, dass durch die Bewegung der Elektrode 60 und den Fluss von Elektrolyt die Verschmutzung in ausreichendem Maße von der Elektrode 60 entfernt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die ELID-Schleifmaschine eine (in 1 und 2 nicht gezeigte) Bürste oder andere geeignete Schabmittel, um die Verschmutzung von der Elektrode 60 zu entfernen, wobei die Bürste außerhalb des Abrichtbereichs 75 angeordnet ist.
Da die Schleiffläche 11 ständig abgerichtet wird und der Schleifprozess nicht unterbrochen werden braucht, kann das Werkstück 40 kontinuierlich bearbeitet werden. Folglich wird die bearbeitete Oberfläche nicht durch Marken beschädigt, die durch wiederholtes Anhalten und Starten des Schleifprozesses verursacht werden. Ferner findet der Abrichtprozess dadurch, dass die Elektrode 60 ständig gereinigt wird, unter optimalen Bedingungen statt, sodass die Leistungsfähigkeit der Schleiffläche 11 gleichbleibend auf einem hohen Niveau gehalten wird. Als ein zusätzliches Ergebnis können die Bearbeitungskräfte auf einem verhältnismäßig niedrigen Niveau gehalten werden, sodass eine Beschädigung der bearbeiteten Oberfläche oder unmittelbar unter der bearbeiteten Oberfläche ganz vermieden werden kann.
Es ist nicht erforderlich, eine Oberfläche, die durch die ELID-Schleifmaschine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeitet wird, weiter zu behandeln, da diese ELID-Schleifmaschine 1 die Möglichkeit bietet, eine ausgezeichnete Oberflächengüte zu erzielen, sogar eine Güte, die optischen Anforderungen genügt. Folglich ist die ELID-Schleifmaschine 1 gemäß der Erfindung hervorragend geeignet, um Oberflächen zu schleifen, die auf dem Gebiet der Optik Anwendung finden sollen.
Die vorliegende Erfindung kann auch bei einer ELID-Schleifmaschine 1 angewendet werden, die ein von einer Topfschleifscheibe 10 verschiedenes Schleifwerkzeug hat. Ferner braucht die Elektrode 60 nicht unbedingt scheibenförmig zu sein oder einen kreisförmigen Umfang zu haben. Es ist wichtig, dass die Elektrode 60 beweglich angeordnet ist, sodass sie in Bezug auf den Abrichtbereich 75 beweglich ist, und dass die Elektrode 60 so geformt ist, dass sie imstande ist, das Schleifwerkzeug richtig abzurichten.
Während des vorangehend beschriebenen Abrichtprozesses findet ein elektrolytischer Prozess statt. Bei dem Prozess wird eine bestimmte Menge Gas erzeugt, vor allem, wenn ein Elektrolyt auf Wasserbasis verwendet wird. Das erzeugte Gas kann aufgrund der Tatsache, dass der Zwischenraum zwischen der Elektrode 60 und der Schleiffläche 11 verhältnismäßig schmal ist und die Richtung des Flusses des in den Zwischenraum eindringenden Elektrolyten zu der Richtung, in der das Gas aus dem Zwischenraum entweichen könnte, entgegengesetzt ist, nicht gut entweichen. Die Gasmenge kann so groß sein, dass ein wesentliches Teilstück des Abrichtbereichs 75 mit dem Gas gefüllt ist. Auf diese Weise wird der elektrolytische Prozess gestört und der Abrichtprozess wird schlechter, was sich negativ auf die Güte der mittels der Schleiffläche 11 bearbeiteten Oberfläche auswirkt.
Um die durch die Gaserzeugung verursachten Probleme zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung eine Elektrode 60 mit Löchern 62, wie in 3 gezeigt, vor. Die Löcher 62 können in einem beliebigen geeigneten Muster angeordnet sein. In dem gezeigten Beispiel sind die Löcher 62 auf einer Kreislinie in einem Abstand vom Umfang 63 der Elektrode 60 angeordnet, wobei die Löcher 62 gleichmäßig über die Kreislinie verteilt sind. Die Löcher 62 können jedoch auch auf eine andere Art und Weise positioniert sein. Es ist wichtig, dass die Löcher 62 so angeordnet sind, dass bei einer Drehbewegung der Elektrode 60 eine Seite der Löcher 62 regelmäßig in dem Zwischenraum zwischen der Elektrode 60 und der Schleiffläche 11 endet. Vorzugsweise ist der Querschnitt der Löcher 62 kreisförmig, was nicht bedeutet, dass die Löcher 62 nicht anders geformt sein können.
Zum Zweck eines Abrichtprozesses wird dem Abrichtbereich 75 durch die Löcher 62 hindurch Elektrolyt zugeführt.
Während des elektrolytischen Prozesses kann erzeugtes Gas durch den Zwischenraum zwischen der Elektrode 60 und der Schleiffläche 11 entweichen, da der Gasstrom nicht durch einen entgegengesetzten Elektrolytfluss behindert wird. Folglich wird das Gas keine verschlechternde Wirkung auf den Abrichtprozess haben.
Im Prinzip ist es auch möglich, dass der Ort und die Richtung des Flusses von Elektrolyt, verglichen mit einer Situation, in der eine Elektrode 60 ohne Löcher 62 verwendet wird, nicht eingestellt sind. In diesem Fall kann das erzeugte Gas durch die Löcher 62 entweichen.
Die Elektrode 60 mit Löchern 62 kann außerdem vorteilhaft in einer herkömmlichen Situation verwendet werden, d. h. in einer Situation, in der sich die Elektrode 60 während des Abrichtprozesses nicht dreht.
Die Genauigkeit der erhaltenen Geometrie des Werkstücks 40 steht mit der Genauigkeit der Bewegung des Schlittens 30 während des ELID-Schleifprozesses im Zusammenhang. Dies gilt nicht nur für den ELID-Schleifprozess, sondern für alle Vorgänge, bei denen ein Werkstück 40 von einem beweglichen Schlitten 30 gehaltert wird, beispielsweise bei herkömmlichen Schleifprozessen, bei denen das Schleifen eines Werkstücks 40 und das Abrichten eines Schleifwerkzeugs nicht gleichzeitig stattfinden, bei Dreh- oder bei Fräsprozessen.
Nach dem Stand der Technik wird, wenn eine relativ hohe Genauigkeit der Geometrie eines Endprodukts gefordert ist, das Produkt vermessen, nachdem es auf einer Schleifmaschine bearbeitet worden ist, und nötigenfalls nachgebessert. Dies ist ein lästiges und zeitaufwändiges Verfahren.
Als eine Lösung des im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Problems schlägt die vorliegende Erfindung eine Methode zur genauen Steuerung der Bewegung des Schlittens 30 vor, die im Folgenden mit Bezug auf 4 und 5 erläutert wird.
4 und 5 zeigen in schematischer Darstellung den Schlitten 30 und das Werkstück 40. In 4 ist außerdem die Topfschleifscheibe 10 schematisch dargestellt. 4 zeigt klar eine herkömmliche Methode zum Positionieren der Topfschleifscheibe 10 in Bezug auf die Oberfläche 41 des Werkstücks 40, das durch die Schleiffläche 11 der Topfschleifscheibe 10 bearbeitet wird. Eine Stirnfläche 15 der Topfschleifscheibe 10 und die Oberfläche 41 des Werkstücks 40, die bearbeitet wird, verlaufen nicht parallel zueinander. Stattdessen ist ein kleiner Winkel zwischen den Oberflächen 15, 41 vorhanden. Der Grund dafür wird ohne weiteres einzusehen sein: In einer solchen Position der Topfschleifscheibe 10 in Bezug auf das Werkstück 40 wird das Schleifen von Teilstücken des Werkstücks 40, die schon bearbeitet worden sind, vermieden und nur ein verhältnismäßig kleines Teilstück der Schleiffläche 11 ist an dem Schleifprozess beteiligt. Mit anderen Worten: Durch die schräge Positionierung der Topfschleifscheibe 10 ist sichergestellt, dass ein schon bearbeitetes Teilstück der Oberfläche 41 des Werkstücks 40 nicht noch einmal von der Schleiffläche 11 der Topfschleifscheibe 10 berührt wird.
Der Schlitten 30 gleitet über eine Auflagefläche 35, die beispielsweise eine Oberseite einer Unterlage 36 aus Granit oder einem anderen geeigneten Material ist. Die Auflagefläche 35 ist nicht ganz eben, wie in 4 und 5 auf übertriebene Weise schematisch dargestellt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schlitten 30 auf Luftlagern 31 gelagert. In 4 und 5 sind die Luftlager 31 schematisch als drehbare Kugeln dargestellt. Der Schlitten 30 und die Luftlager 31 sind über Aktuatoren 32 verbunden. Während einer Bewegung des Schlittens 30 bewegen sich die Luftlager 31 über die Auflagefläche 35.
Die Aktuatoren 32 sind einstellbar, sodass die Entfernung zwischen dem Schlitten 30 und den Luftlagern 31 verändert werden kann. Die Aktuatoren 32 werden von den Steuermitteln 50 auf eine solche Weise gesteuert, dass sowohl die Unebenheit der Auflagefläche 35 als auch der Einfluss der Schleifkraft, die während des Schleifprozesses auf das Werkstück 40 wirkt, vollständig kompensiert werden, sodass sich der Schlitten 30 wie auf einer glatten Ebene bewegt.
Für den Zweck eines verhältnismäßig einfachen Steuerungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, das mittels 4 veranschaulicht ist, werden Ergebnisse einer Messung der Unebenheit der Auflagefläche 35 in Bezug auf eine virtuelle Bezugsebene 51 in den Steuermitteln 50 gespeichert.
Im Folgenden werden die zueinander senkrechten Richtungen, in denen sich die virtuelle Bezugsebene 51 erstreckt, als x-Richtung und y-Richtung bezeichnet. Ferner ist eine z-Richtung als die Richtung definiert, die sich senkrecht sowohl zur x-Richtung als auch zur y-Richtung erstreckt. In 4 und 5 sind die x-Richtung und die z-Richtung mittels eines Satzes von Pfeilen x und z schematisch dargestellt.
Die Steuermittel 50 sind imstande, anhand der oben erwähnten Messergebnisse die erforderliche Entfernung zwischen dem Schlitten 30 und den Luftlagern 31 für jede mögliche Kombination aus x-Position und y-Position des Schlittens 30 und der Luftlager 31 zu bestimmen.
Während eines Schleifprozesses werden alle Aspekte der Bewegung des Schlittens 30 durch die Steuermittel 50 gesteuert. Es ist wichtig, dass bei dem Prozess die Informationen, die die x-Position und die y-Position des Schlittens 30, genauer der Luftlager 31, betreffen, an die Steuermittel 50 geliefert werden, damit diese imstande sind, die z-Position des Schlittens 30 korrekt zu steuern. Prinzipiell können die Informationen, die die x-Position und die y-Position (im Weiteren x,y-Position genannt) des Schlittens 30 betreffen, mit oder ohne Rückkopplung erhalten werden. Informationen ohne Rückkopplung zu erhalten bedeutet, dass die Informationen einfach auf der Annahme beruhen, dass die x,y-Position des Schlittens 30 der von den Steuermitteln 50 vorgeschriebenen x,y-Position entspricht. Informationen mit Rückkopplung zu erhalten ist komplexer, da dies bedeutet, dass Detektoren oder dergleichen vorgesehen sind, um die Ist-x,y-Position des Schlittens 30 zu ermitteln und Informationen bezüglich dieser Position des Schlittens 30 an die Steuermittel 50 zu senden. In den Steuermitteln 50 werden die Informationen bezüglich der Ist-x,y-Position mit den Informationen bezüglich der vorgeschriebenen x,y-Position verglichen. Im Fall eines Unterschieds steuern die Steuermittel 50 die Bewegung des Schlittens 30, bis die ermittelte Ist-x,y-Position mit der vorgeschriebenen x,y-Position übereinstimmt. Es versteht sich, dass ein Erhalten von Informationen bezüglich der x,y- Position mit Rückkopplung mehr Sicherheit bietet und deshalb in der Praxis bevorzugt wird.
Sobald die Steuermittel 50 Informationen bezüglich der x,y-Position des Schlittens 30 erhalten, sind sie imstande, die erforderliche Entfernung zwischen dem Schlitten 30 und jedem der Luftlager 31 anhand von gespeicherten Unterschieden zwischen der Auflagefläche 35 und der virtuellen Bezugsebene 51 für alle möglichen x,y-Positionen zu bestimmen.
Im Folgenden wird ein einfacher Algorithmus beschrieben, der von den Steuermitteln 50 angewendet werden kann, um die erforderliche Entfernung zwischen einer Oberseite 33 des Schlittens 30 und einem Luftlager 31 für eine gegebene x,y-Position des Luftlagers 31 zu bestimmen. Zwecks Vereinfachung der Beschreibung werden die folgenden Definitionen verwendet:
Entfernung D = gemessene variable Entfernung zwischen der virtuellen Bezugsebene 51 und der Auflagefläche 35,
Entfernung C = erforderliche konstante Entfernung zwischen der Oberseite 33 des Schlittens 30 und der virtuellen Bezugsebene 51,
Entfernung B = Länge des Luftlagers 31 in z-Richtung,
Entfernung L = erforderliche variable Entfernung zwischen der Oberseite 33 des Schlittens 30 und dem Luftlager 31.
Anhand der Informationen bezüglich der x,y-Position des Luftlagers 31 wird die Entfernung D aus den gespeicherten Messergebnissen ermittelt. Da die Entfernungen C und B konstant sind, können die Verarbeitungsmittel 50 die Entfernung L mit Hilfe der folgenden Beziehung ermitteln: L = D + C – B.
Wenn der Schlitten 30 in x-Richtung und/oder y-Richtung bewegt wird, wird die erforderliche Veränderung der Länge eines Aktuators 32, der zwischen dem Schlitten 30 und dem Luftlager 31 angeordnet ist, anhand eines Vergleichs zwischen der Entfernung L in der ersten Position des Schlittens 30 und der Entfernung L in der zweiten Position des Schlittens 30 bestimmt. Wenn das Luftlager 31 von einem Gipfel der Auflagefläche 35 zu einem Tal der Auflagefläche 35 bewegt wird, muss die Länge des Aktuators 32 zunehmen, mit anderen Worten, der Aktuator 32 muss ausgezogen werden, um die erforderliche konstante Entfernung C aufrechtzuerhalten. Im umgekehrten Fall, wenn das Luftlager 31 aus einem Tal der Auflagefläche 35 zu einem Gipfel der Auflagefläche 35 bewegt wird, muss die Länge des Aktuators 32 abnehmen, mit anderen Worten, der Aktuator 32 muss eingezogen werden.
In einem komplexeren Steuerungsverfahren, das mittels 5 veranschaulicht ist, wird eine über der virtuellen Bezugsebene 51 liegende reale Bezugsebene 52 verwendet. Auf diese Weise kann den Steuermitteln 50 eine Rückmeldung zur Ist-Position des Schlittens 30 in Form einer gemessenen Entfernung zwischen dem Schlitten 30 und der realen Bezugsebene 52 gegeben werden und zusätzliche Belastungen, die während des Schleifprozesses auf den Schlitten 30 einwirken, werden kompensiert.
Im Gegensatz zur virtuellen Bezugsebene 51 wird die reale Bezugsebene 52 durch mindestens ein reales Bauteil der Schleifmaschine verkörpert. Die Schleifmaschine kann beispielsweise drei Invar-Haarlineale umfassen, um Messungen zu ermöglichen, bei denen fünf Freiheitsgrade bestimmt werden. Selbstverständlich ist die reale Bezugsebene 52 nicht ganz eben, wie in 5 auf übertriebene Weise schematisch dargestellt ist.
Während einer Bewegung des Schlittens 30 wird eine Entfernung S zwischen der Oberseite 33 des Schlittens 30 und der realen Bezugsebene 52 mit Hilfe eines Sensors 53 bestimmt. Der Wert der Entfernung S wird von den Steuermitteln 50 verwendet, um die erforderlichen momentanen Veränderungen der Länge des Aktuators 32 so zu bestimmen, dass sich die Oberseite 33 des Schlittens 30 wie auf einer glatten Ebene bewegen kann.
Zum Zwecke der Speicherung von Informationen bezüglich der Entfernung D und Informationen bezüglich der Entfernung R zwischen der realen Bezugsebene 52 und der Auflagefläche 35 werden Anfangsmessungen durchgeführt, während der Schlitten 30 in unbelastetem Zustand bewegt wird, wobei die Längen der Aktuatoren 32 fest sind. Auf diese Weise wird die Unebenheit der Auflagefläche 35 in Bezug auf die virtuelle Bezugsebene 51 (Entfernung D) bestimmt und in den Steuermitteln 50 gespeichert. Ferner wird ein Signal vom Sensor 53 ermittelt und in den Steuermitteln gespeichert.
Wie bereits erwähnt, ist das Signal des Sensors 53 für die Entfernung S repräsentativ. Während der Anfangsmessungen entspricht der Weg der Oberseite 33 des Schlittens 30 dem Weg der Auflagefläche 35. Demzufolge ist das gespeicherte Signal vom Sensor 53 für die Entfernung R repräsentativ.
Sobald die Steuermittel 50 Informationen bezüglich der x,y-Position des Schlittens 30 erhalten, sind sie imstande, die erforderliche Entfernung zwischen dem Schlit ten 30 und jedem der Luftlager 31 anhand der gespeicherten Informationen zu bestimmen, die mit Hilfe der Anfangsmessungen erhalten wurden.
Im Folgenden wird ein Algorithmus mit Rückkopplung beschrieben, der von den Steuermitteln 50 angewendet werden kann, um die Entfernung L für eine gegebene x,y-Position des Luftlagers 31 zu bestimmen.
Anhand der Informationen bezüglich der x,y-Position des Luftlagers 31 wird die Entfernung D aus den gespeicherten Anfangsmessergebnissen ermittelt. Da die Entfernungen C und B konstant sind, kann die Entfernung L mit Hilfe der folgenden Beziehung ermittelt werden: L = D + C – B.
Die Steuermittel 50 müssen den Aktuator 32 so steuern, dass die Entfernung L auf den festgelegten Wert gebracht wird. Bei dem Prozess müssen zusätzliche Belastungen des Aktuators 32 berücksichtigt werden. Während des Schleifprozesses treten solche zusätzlichen Belastungen aufgrund der Schleifkräfte auf. Folglich wird der Aktuator 32 so beeinflusst, dass eine festgesetzte Entfernung L zu klein wäre, wenn nicht durch die Steuermittel 50 die zusätzlichen Belastungen ausgeglichen werden würden. Deshalb ist es wichtig, eine Rückkopplung basierend auf vom Sensor 53 gelieferten Informationen vorzunehmen. Aus diesem Grund umfasst der Algorithmus einen Schritt, in dem diese Informationen verwendet werden.
Die Steuermittel 50 sind imstande, für jede mögliche x,y-Position des Luftlagers 31 eine erforderliche Entfernung S mit Hilfe der folgenden Beziehung zu bestimmen: S = D + C – R. Außerdem sind die Steuermittel 50 imstande, anhand eines Signals vom Sensor 53 einen Istwert der Entfernung S zu bestimmen, und zu prüfen, ob der Istwert gleich dem Sollwert ist. Sobald die Steuermittel 50 eine Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert feststellen, wird ein Signal an den Aktuator 32 gesendet, um die Differenz auf null zu bringen. Solange die Differenz auf null gehalten wird, bewegt sich die Oberseite 33 des Schlittens 30 wie auf einer glatten Ebene. Wie vorangehend bereits angemerkt, trägt eine solche Bewegung zur Genauigkeit der erhaltenen Geometrie eines vom Schlitten 30 gehalterten Werkstücks 40 bei.
Aus dem Vorangehenden ist offensichtlich, dass die Steuermittel 50 während einer Bewegung des Schlittens 30 über die Auflagefläche 35 ständig die vom Sensor 53 ermittelte Ist-Entfernung S mit der Soll-Entfernung S vergleichen. Da die Steuermittel 50 den Aktuator 32 so steuern, dass die Ist-Entfernung S immer gleich der Soll-Entfernung S ist, um die Oberseite 33 des Schlittens 30 wie auf einer glatten Ebene zu bewegen, kann festgestellt werden, dass während einer solchen Bewegung des Schlittens der Sensor 53 in der Tat die Gestalt der realen Bezugsebene 52 genau verfolgt.
Wenn das Steuerungsverfahren wie vorangehend beschrieben angewendet wird, um die z-Position des Schlittens 30 zu steuern, wird die Unebenheit der Auflagefläche 35 kompensiert. Eine mögliche Schiefe der Auflagefläche 35 führt jedoch zu einer schiefen Bewegung des Schlittens 30, da das Steuerungsverfahren keine Schritte umfasst, um eine solche Abweichung zu berücksichtigen. Dennoch bewegt sich der Schlitten 30 wie auf einer planen Ebene. Ein Vorteil des Zulassens der schiefen Bewegung ist, dass die Korrektur, die durch die Aktuatoren 32 ausgeführt werden muss, nicht so groß ist, wie sie in einer Situation wäre, in der die Bewegung nicht nur auf einer planen Ebene, sondern außerdem völlig geradlinig erfolgen sollte.
Vorzugsweise werden Luftlager 31 verwendet, um den Schlitten 30 zu lagern und über die Auflagefläche 35 gleiten zu lassen. Dennoch können andere geeignete Mittel verwendet werden, um diese Aufgaben zu erfüllen.
Abhängig von der gewünschten Geometrie des Endprodukts braucht die Entfernung zwischen der Oberseite 33 des Schlittens 30 und der virtuellen Bezugsebene 51 nicht unbedingt eine Konstante sein. Wenn eine bearbeitete Oberfläche 41 nicht völlig eben zu sein braucht, kann der Algorithmus, den die Steuermittel 50 befolgen, wenn sie die Position des Schlittens 30 steuern, einen zusätzlichen Schritt umfassen, während dem der Wert der Entfernung zwischen der Oberseite 33 des Schlittens 30 und der virtuellen Bezugsebene 51 anhand von Informationen bezüglich der x,y-Position des Schlittens 30 bestimmt wird. Es versteht sich, dass dies nur möglich ist, wenn für die Steuermittel 50 Informationen bezüglich einer Beziehung zwischen dem Wert der Entfernung zwischen der Oberseite 33 des Schlittens 30 und der virtuellen Bezugsebene 51 einerseits und der x,y-Position des Schlittens 30 andererseits verfügbar sind.
Theoretisch ist es möglich, dass das Werkstück 40 während des Schleifprozesses an einer bestimmten Position gehalten wird, während sich das Schleifwerkzeug in Bezug auf das Werkstück 40 bewegt. Das vorangehend beschriebene Steuerungsverfahren kann dann angewendet werden, um die Position des Schleifwerkzeugs zu steuern.
Das Steuerungsverfahren eignet sich für eine genaue Steuerung der Position eines Schlittens 30 oder eines Werkzeugs ungeachtet der Art des Prozesses, bei dem der Schlitten 30 und das Werkzeug verwendet werden. Der Prozess kann ein ELID-Schleifprozess oder irgendein anderer Schleifprozess sein, er kann jedoch auch zum Beispiel ein Dreh- oder ein Fräsprozess sein.
Im Vorangehenden ist angemerkt worden, dass die Genauigkeit der erhaltenen Geometrie des Werkstücks 40 während eines Prozesses, bei dem ein Werkstück 40 durch einen beweglichen Schlitten 30 gehaltert wird, mit der Genauigkeit der Bewegung des Schlittens 30 zusammenhängt. Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Genauigkeit der erhaltenen Geometrie des Werkstücks 40 beeinflusst, ist die Steifigkeit der Maschine, auf der das Werkstück 40 bearbeitet wird, beispielsweise der ELID-Schleifmaschine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Idealerweise sollte die Position des Werkstücks 40 von der Position des Werkzeugs unabhängig sein. Mit anderen Worten, wenn das Werkzeug das Werkstück 40 berührt und spanend bearbeitet, sollte das Werkstück 40 unter der Wirkung der Bearbeitungskräfte, die mit dem Prozess einhergehen, weder ausweichen noch sich biegen. Deshalb sollte eine Gesamtsteifigkeit des Maschinengestells so hoch wie möglich sein.
6 zeigt schematisch ein Schleifmaschinengestell 4, ein Werkstück 40 und ein Schleifwerkzeug 5, welches das Werkstück 40 spanend bearbeitet. Eine Bewegung des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 ist durch einen Pfeil m angegeben, während eine Schleifkraft, die infolge des spanenden Prozesses zwischen dem Schleifwerkzeug 5 und dem Werkstück 40 wirkt, durch einen Pfeil F angegeben ist. Die Gesamtsteifigkeit k des Gestells ist durch eine Zickzacklinie angegeben.
Zum Steuern der Position des Werkstücks 40 sind Steuermittel 50 vorgesehen. Während des Schleifprozesses bestimmen die Steuermittel 50 die Spantiefe durch Vorgeben der Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5. Falls die Gesamtsteifigkeit k des Rahmens verhältnismäßig hoch ist, kann durch geringfügige Veränderungen bei dem Schleifprozess, die beispielsweise auftreten können, wenn das Schleifwerkzeug 5 auf verhältnismäßig hohe Hindernisse auf der in Bearbeitung befindlichen Oberfläche 41 des Werkstücks 40 trifft, die Schleifkraft F leicht verhältnismäßig hoch werden. Dabei kann die Schleifkraft F zu hoch werden, sodass sich der Schleifprozess verschlechtert. In Extremfällen können das Schleifwerkzeug 5, die Schleifmaschine und/oder das Werkstück 40 schwer beschädigt werden.
Es wird ein Verfahren zum Steuern der Position des Werkstücks 40 offenbart, bei dem Maßnahmen getroffen werden, um die Schleifkraft F zu begrenzen, sodass eine Verschlechterung des Schleifprozesses und eine Beschädigung des Schleifwerkzeugs 5, der Schleifmaschine und/oder des Werkstücks 40 verhindert werden.
Das Verfahren zum Steuern der Position des Werkstücks 40 wird mit Bezug auf 7 und 8 erläutert.
Die Schleifmaschine ist mit einem Kraftbegrenzer versehen, in dem eine Kraftgrenze festgelegt ist. Im oberen Teil von 7, in dem ein Diagramm die Beziehung zwischen der Schleifkraft F und einer Position des Schleifwerkzeugs 5 auf einer beliebigen Oberfläche 41 des Werkstücks 40 veranschaulicht, ist die Kraftgrenze mittels einer gestrichelten Linie angegeben.
Solange die Schleifkraft F unter der Kraftgrenze liegt, wird die Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 durch die Steuermittel 50 auf eine solche Weise gesteuert, dass das Schleifwerkzeug 5 imstande ist, sämtliches Material vom Werkstück 40 zu entfernen, das sich über einen Positionssollwert hinaus erstreckt. Im unteren Teil von 7, in dem ein Detail der Oberfläche 41 des Werkstücks 40 gezeigt ist, ist der Positionssollwert mittels einer gestrichelten Linie angegeben. Normalerweise hängt der Positionssollwert eng mit der geforderten Spantiefe zusammen. Im Folgenden wird die Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5, bei der das Schleifwerkzeug 5 imstande ist, sämtliches Material, das sich über den Positionssollwert hinaus erstreckt, zu entfernen, als effektive Werkstückposition bezeichnet.
Sobald die Schleifkraft F die Kraftgrenze überschreiten muss, damit das Werkstück 40 die effektive Werkstückposition erreicht, steuern die Steuermittel 50 nicht länger die Position des Werkstücks 40 anhand von Informationen bezüglich des Positionssollwertes. Stattdessen steuern die Steuermittel 50 die Position des Werkstücks 40 in einer solchen Situation anhand von Informationen bezüglich der Kraftgrenze so, dass der Wert der Schleifkraft F auf dem Niveau des Wertes der Kraftgrenze bleibt.
Offensichtlich ist dann, wenn die Schleifkraft F an der Kraftgrenze gehalten wird, das Werkstück 40 nicht imstande, die effektive Werkstückposition zu erreichen. Stattdessen wird das Werkstück 40 weiter entfernt vom Schleifwerkzeug 5 positioniert, wodurch das Schleifwerkzeug 5 nur ein oberes Teilstück des Materials, das sich über den Positionssollwert hinaus erstreckt, entfernen kann, während ein unteres Teilstück des Materials unbeachtet gelassen wird.
In 7 ist das Material des Werkstücks 40, das während eines Schleifhubs entfernt wird, schraffiert dargestellt und mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet. Aus 7 lässt sich eindeutig ableiten, dass in einer Situation, in der die Schleifkraft F unter der Kraftgrenze bleibt, alles Material, das sich über den Positionssollwert hinaus erstreckt, entfernt wird, und dass in einer Situation, in der die Schleifkraft F begrenzt wird, nur ein oberes Teilstück des Materials, das sich über den Positionssollwert hinaus erstreckt, entfernt wird. Es versteht sich, dass, um sämtliches Material zu entfernen, welches sich über den Positionssollwert hinaus erstreckt, mindestens ein weiterer Schleifhub erforderlich ist, bei dem sich das Schleifwerkzeug 5 nochmals über die Oberfläche 41 des Werkstücks 40 bewegt, bis die Schleifkraft F die Kraftgrenze nicht mehr übersteigt.
In einer Praxissituation wird nur die Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 verändert, während das Schleifwerkzeug 5 selbst nicht verlagert wird. Das Verhindern, dass die Schleifkraft F die Kraftgrenze übersteigt, kann durch Steuern der Position des Werkstücks 40 derart erfolgen, dass die Steifigkeit vom Schleifwerkzeug 5 zum Maschinengestell 4 virtuell vermindert ist, anders ausgedrückt, derart, dass die Aufhängung des Schleifwerkzeugs 5 virtuell federnd wird. Diese Wirkung kann praktisch auf verschiedene Weise erhalten werden, entweder mechanisch oder elektrisch. Beispielsweise kann, wenn die Position des Werkstücks 40 mit einem Servosystem geregelt wird, das einen Positionsregler umfasst, ein Kraftregler vorgesehen sein, der auf den Positionsregler einwirkt. So ändert der Kraftregler den Sollwert des Positionsreglers, wenn die Schleifkraft F die Kraftgrenze übersteigt, sodass die Schleifkraft F die Kraftgrenze nicht weiter übersteigen wird. Mit anderen Worten: Solange die Schleifkraft F unterhalb der Kraftgrenze bleibt, wird die Positionsregelung angewendet, und sobald die Schleifkraft F die Kraftgrenze übersteigt, kehrt die Schleifmaschine zur Kraftregelung zurück.
In 8 ist ein Regelkreis 100 gezeigt, der in der Schleifmaschine verwirklicht sein kann, um das oben beschriebene Verfahren zum Steuern der Position des Werkstücks 40 auszuführen. Der Positionsregler ist mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet und der Kraftregler ist mit dem Bezugszeichen 102 bezeichnet. Gemäß einem wichtigen Aspekt umfasst der Regelkreis 100 sowohl eine Positionsregelschleife 110 als auch eine Kraftregelschleife 120.
Während des Betriebs des Regelkreises 100 werden dem Positionsregler 101 Informationen bezüglich des Positionssollwertes 103 übermittelt. Anhand dieser Informationen beeinflusst der Positionsregler 101 den Schleifprozess 104 durch Festsetzen der Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5. Bei dem Prozess prüft der Regelkreis 100 dauernd sowohl die Ist-Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 als auch die Schleifkraft F. Informationen bezüglich der Ist-Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 werden über die Positionsregelschleife 110 an den Positionsregler 101 übermittelt. Gegebenenfalls stellt der Positionsregler 101 die Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 anhand der erhaltenen Informationen über den Positionssollwert einerseits und die Ist-Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 andererseits ein. Informationen bezüglich der Schleifkraft F werden an den Kraftregler 102 übermittelt, der zur Kraftregelschleife 120 gehört.
Der Kraftregler 102 umfasst einen Interpretierer 105 und einen PID-Regler 106. In dem Interpretierer 105 ist eine Beziehung zwischen einem Korrekturwert und dem Wert der Schleifkraft F gespeichert. Die Beziehung enthält eine so genannte Totzone, was bedeutet, dass der Korrekturwert für einen bestimmten Bereich der Schleifkräfte F null ist. In dem gezeigten Beispiel ist die Beziehung derart, dass die Totzone Schleifkräften F unterhalb der Kraftgrenze zugeordnet ist.
In dem Interpretierer 105 wird der Korrekturwert anhand der Informationen bezüglich der Schleifkraft F bestimmt. Wenn die Schleifkraft F unterhalb der Kraftgrenze ist, dann ist der Korrekturwert null, was zur Folge hat, dass die Eingabe in den Positionsregler 101 nicht durch die Kraftregelschleife 120 beeinflusst wird. Wenn jedoch die Schleifkraft F die Kraftgrenze übersteigt, dann wird ein Korrekturwert vorgefunden und an den PID-Regler 106 übermittelt. Der PID-Regler 106 stellt anhand des Korrekturwertes den Positionssollwert ein und führt damit ein Einstellen der Position des Werkstücks 40 in Bezug auf das Schleifwerkzeug 5 durch die Positionsregelschleife 110 herbei. Die Einstellung des Positionssollwertes ist derart, dass das Werkstück 40 an eine Position gebracht wird, an welcher der Wert der Schleifkraft F dem Wert der Kraftgrenze entspricht.
Es versteht sich, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung statt des gezeigten Regelkreises 100 andere Steuerschaltungen möglich sind. Beispielsweise kann statt des gezeigten PID-Reglers 106 ein anderer Regler verwendet werden. Statt den Positionssollwert anhand eines Korrekturwertes einzustellen, kann einfach die Schleifkraft F begrenzt werden. In einer möglichen Ausführungsform können die Aktuatoren 32, die sich zwischen dem Schlitten 30, der das Werkstück 40 trägt, und der Auflagefläche 35 erstrecken, begrenzt sein, wodurch die Schleifkraft F begrenzt sein kann.
Ferner versteht sich, dass das Verfahren zum Begrenzen der Bearbeitungskräfte durch Wechseln von einer Positionsregelung zu einer Kraftregelung, wenn die Bearbeitungskraft zu hoch wird, auf viele Verfahren anwendbar ist. Im Prinzip kann das Verfah ren im Zusammenhang mit jedem Prozess ausgeführt werden, bei dem ein Werkstück 40 einer spanenden Bearbeitung durch ein spanendes Werkzeug unterzogen wird, was beispielsweise bei einem Dreh- oder Fräsprozess der Fall ist.
Im Folgenden werden mit Bezug auf 9 und 10 zwei verschiedene Methoden der Lagerung des Schlittens 30 zum Halter und Positionieren des Werkstücks 40 auf der Unterlage 36 beschrieben.
Die in 9 gezeigte Anordnung entspricht der Anordnung, die in 4 und 5 schematisch dargestellt ist. Der Schlitten 30 ist auf der Auflagefläche 35 der Unterlage 36 mittels eines Luftlagers 31 gelagert, wobei er durch Aktuatoren 32 mit dem Luftlager 31 verbunden ist. Jeder Aktuator 32 weist eine Steifigkeit k auf. In 9 und 10 sind zwei Aktuatoren 32a, 32b gezeigt, wobei die Steifigkeit, die einer der Aktuatoren 32a, 32b aufweist, als k_a bezeichnet ist und die Steifigkeit, die der andere der Aktuatoren 32a, 32b aufweist, als k_b bezeichnet ist.
Während des Schleifprozesses ist der Schlitten 30 einer Schleifkraft F ausgesetzt. Eine Winkelverschiebung des Schlittens 30, die durch irgendeine nicht auf das Zentrum des Schlittens 30 wirkende Schleifkraft F herbeigeführt werden könnte, falls keine Maßnahmen getroffen werden würden, wird verhindert, indem sichergestellt wird, dass die Translationsbewegungen der Aktuatoren 32a, 32b einander immer entsprechen. Da der Schlitten 30 nur an einer bestimmten Anzahl von Positionen gelagert ist, nämlich dort, wo die Aktuatoren 32 mit dem Schlitten 30 verbunden sind, ist die Art und Weise, auf die der Schlitten 30 einerseits die Schleifkraft F und andererseits die Steifigkeit k_a und k_b erfährt, für verschiedene Angriffspunkte der Schleifkraft F am Schlitten 30 verschieden. Wenn die Schleifkraft F beispielsweise am Schlitten 30 in der Nähe seines Umfangs angreift, dann wirkt nur eine der Steifigkeiten k_a und k_b der Schleifkraft F entgegen. In dem in 9 gezeigten Beispiel kompensiert nur die Steifigkeit k_b die Schleifkraft F. In einer anderen Situation, beispielsweise in einer Situation, in welcher der Angriffspunkt im Zentrum des Schlittens 30 ist, wirken jedoch beide Steifigkeiten k_a und k_b der Schleifkraft F entgegen. Es versteht sich, dass in der letzteren Situation der Unterbau des Schlittens 30 mehr Widerstand gegen die Schleifkraft F leistet und seine Steifigkeit größer ist.
Die Veränderung der Steifigkeit des Unterbaus des Schlittens 30 ist insofern nachteilig, als sie die Geometrie einer Oberfläche 41 eines in Bearbeitung befindlichen Werkstücks 40 beeinflusst. In der Nähe des Zentrums des Schlittens 30 ist die Schleifkraft F größer, um die verhältnismäßig hohe Steifigkeit der Aktuatoren 32a, 32b zu kompensie ren, während in der Nähe des Umfangs des Schlittens 30 die Schleifkraft F kleiner ist, um die verhältnismäßig geringe Steifigkeit der Aktuatoren 32a, 32b zu kompensieren. Demzufolge wird von der Oberfläche 41 des in Bearbeitung befindlichen Werkstücks 40 im Zentrum der Oberfläche 41 mehr Material entfernt als am Umfang der Oberfläche 41. Als nachteiliges Endergebnis wird eine konkave Oberfläche 41 erhalten.
Der Unterbau des Schlittens 30, der in 10 gezeigt ist, bietet eine Lösung des oben skizzierten Problems, dass konkave Oberflächen 41 erhalten werden. Gemäß der Lösung wird das Luftlager 31 auf der Auflagefläche 35 der Unterlage 36 durch die Aktuatoren 32a, 32b getragen, wobei der Schlitten 30 auf dem Luftlager 31 gelagert ist. Bei der in 9 gezeigten Anordnung können sich das Luftlager 31 und der Schlitten 30 in Bezug auf die Auflagefläche 35 gemeinsam bewegen. Stattdessen bewegt sich bei der in 10 gezeigten Anordnung der Schlitten 30 in Bezug auf das Luftlager 31, das durch die Aktuatoren 32 mit der Auflagefläche 35 fest verbunden ist. Bei dieser Anordnung kann die Position des Schlittens 30 in Bezug auf das Luftlager 31 auf den Angriffspunkt der Schleifkraft F an dem Schlitten 30 eingestellt werden, sodass der Angriffspunkt immer an derselben Position in Bezug auf das Luftlager 31 ist. Folglich ist die Steifigkeit des Unterbaus des Schlittens 30, die der Schleifkraft F entgegenwirkt, eine Konstante, sodass Schwankungen der Schleifkraft F vermieden werden und völlig eben bearbeitete Oberflächen 41 erhalten werden.
Vorzugsweise wird der Schlitten 30 in Bezug auf das Luftlager 31 auf eine solche Weise bewegt, dass die Schleifkraft F immer auf den Mittelpunkt der Anordnung der Aktuatoren 32 gerichtet ist, sodass die Steifigkeit des Unterbaus des Schlittens 30 maximal ist.
In einer praktischen Ausführungsform ist der Schlitten 30 an der das Luftlager 31 berührenden Seite verbreitert, damit eine Bodenfläche 34 des Schlittens 30, die über das Luftlager 31 gleitet, größer ist.
Die beiden Anordnungen, die in 9 und 10 gezeigt sind, können zum Zweck eines beliebigen Prozesses verwendet werden, bei dem ein Werkstück 40 auf einem beweglichen Schlitten 30 gehaltert wird.
In den bisher gezeigten Beispielen ist die Schleiffläche 11 eben und die Elektrode 60 ist wie eine Scheibe geformt, die eine ebene Oberseite 65 und eine ebene Unterseite 66 hat.
Für bestimmte Anwendungen muss die ELID-Schleifmaschine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Schleifwerkzeug ausgerüstet sein, das statt einer ebenen Schleiffläche 11 eine gekrümmte Schleiffläche 11 hat.
Das Schleifwerkzeug 3, das in 11 gezeigt ist, hat eine konvexe Schleiffläche 11, genauer eine Schleiffläche 11 mit einem kreisförmigen Umfang. Wenn das Schleifwerkzeug 3 um eine Drehachse 16 gedreht wird und ein Werkstück 40 ebenfalls bewegt wird, entsteht ein Endprodukt mit einer konkaven Oberfläche. Das Endprodukt kann beispielsweise eine Konkavlinse sein. In 11 ist ein möglicher Umfang des Endprodukts mit Hilfe einer gestrichelten Linie 45 umrissen.
Wenn zum Zweck des Abrichtens der konvexen Schleiffläche 11 eine scheibenförmige Elektrode mit einer ebenen Oberseite 65, wie die im Vorangehenden offenbarte Elektrode 60, verwendet werden würde, dann wäre es nicht möglich, den Abrichtprozess auf ausreichende Art durchzuführen. Der Hauptgrund dafür ist, das nur ein linienförmiges Teilstück der Elektrode 60 dicht genug an der Schleiffläche 11 wäre, damit der elektrolytische Prozess zwischen der Elektrode 60 und der Schleiffläche 11 abläuft, anders ausgedrückt, der Abrichtbereich wäre zu klein. Für eine effektive Ausführung des Abrichtprozesses sollte das Teilstück der Elektrode 60, das sich in der Nähe der Schleiffläche 11 befindet, größer sein. Folglich sollte eine Elektrode 60, die zum Abrichten einer konvexen Schleiffläche 11 geeignet ist, eine konkave Abrichtfläche haben. In 11 ist eine solche Elektrode 60 gezeigt, bei der die konkave Oberfläche mit dem Bezugszeichen 64 bezeichnet ist. Die Elektrode 60 ist so positioniert, dass ein Teilstück der Schleiffläche 11 von der konkaven Oberfläche 64 umgeben ist.
Da es wichtig ist, dass ein wesentliches Teilstück der Elektrode 60 in der Nähe der Schleiffläche 11 sein kann, umfasst die Elektrode 60 vorzugsweise ein Teilstück mit einer Gestalt, die der Gestalt zumindest eines Teilstücks des Endprodukts ähnlich ist, das mit Hilfe des Schleifwerkzeugs 3 erhalten werden kann.
Um ein Verschmutzen der konkaven Oberfläche 64 der Elektrode 60 während des Abrichtprozesses zu vermeiden, wird die Elektrode 60 in Bezug auf den Abrichtbereich 75, in dem der Abrichtprozess tatsächlich stattfindet, bewegt.
Auf den ersten Blick könnte es eine interessante Möglichkeit darstellen, die Elektrode 60 in eine Hin- und Herbewegung um die Drehachse 16 des Schleifwerkzeugs 3 zu versetzen. In 11 ist die Hin- und Herbewegung der Elektrode 60 durch gekrümmte Pfeile 95 schematisch dargestellt. Ein Nachteil dieser Bewegung der Elektrode 60 ist je doch, dass an den Punkten, an denen die Elektrode wendet, mit anderen Worten, den Punkten, an denen sich die Richtung der Hin- und Herbewegung in Bezug auf die Drehachse 16 des Schleifwerkzeugs 3 ändert, die Elektrode 60 für einen Moment stillsteht. Während eines solchen Stillstandsmoments bewegt sich die Elektrode 60 nicht in Bezug auf den Abrichtbereich 75 und der Abrichtprozess ist im Vergleich zu einer Situation, in der sich die Elektrode 60 in Bezug auf den Abrichtbereich 75 bewegt, weniger effektiv. Folglich wird der Schleifprozess einen Moment lang beeinflusst, wodurch auf der bearbeiteten Oberfläche 41 des Werkstücks 40 eine Marke auftreten wird.
Um Endprodukte zu erhalten, die bearbeitete Oberflächen von ausgezeichneter Güte aufweisen, ist es sehr wichtig, dass sich während eines ELID-Schleifprozesses, bei dem ein Bearbeiten einer Oberfläche 41 eines Werkstücks 40 und ein Abrichten einer Schleiffläche 11 eines Schleifwerkzeugs 3 gleichzeitig stattfinden, die Elektrode 60 in Bezug auf den Abrichtbereich 75 kontinuierlich bewegt. Folglich ist es in dem Fall, in dem ein Schleifwerkzeug 3 mit einer gekrümmten Schleiffläche 11 verwendet wird, nicht nur wichtig, eine Elektrode 60 zu verwenden, die ebenfalls eine gekrümmte Oberfläche 64 aufweist, sondern auch, während des ELID-Schleifprozesses Stillstände der Elektrode 60 in Bezug auf den Abrichtbereich 75 zu vermeiden.
Im Fall der konvexen Schleiffläche 11 und der konkaven Oberfläche 64 der Elektrode 60, wie in 11 gezeigt, wird eine kontinuierliche Bewegung der Elektrode 60 in Bezug auf den Abrichtbereich 75 erhalten, indem die Hin- und Herbewegung um die Drehachse 16 des Schleifwerkzeugs 3 mit einer weiteren Hin- und Herbewegung kombiniert wird, die eine im Wesentlichen lineare Bewegung in der Richtung der Drehachse 16 ist. In 11 ist die hinzukommende lineare Hin- und Herbewegung auf schematische Weise durch gerade Pfeile 96 angegeben. Infolge der bogenförmigen Hin- und Herbewegung um die Drehachse 16 des Schleifwerkzeugs 3 und der linearen Hin- und Herbewegung in der Richtung der Drehachse 16 wird eine kombinierte Bewegung erhalten, deren Bahn in 11 schematisch durch eine geschlossene Schleife 97 angegeben ist. Die kombinierte Bewegung ist eine Taumelbewegung, bei der keine Stillstandsmomente auftreten.
Es versteht sich, dass es viele mögliche Formen der Schleiffläche 11 und entsprechend viele mögliche Formen der Elektrode 60 gibt. Beispielsweise kann die Schleiffläche 11 konkav sein, während die Elektrode 60 eine konvexe Oberfläche aufweisen kann. Die Schleiffläche 11 und die konkave Oberfläche 64 können beide kreisförmig sein, wie im Fall des gezeigten Beispiels, sie können jedoch beispielsweise auch elliptisch sein. Ferner können die Formen der Schleiffläche 11 und der Elektrode 60 komplexer sein, beispielsweise zweifach gekrümmt statt wie gezeigt einfach gekrümmt. Auf jeden Fall ist es wichtig, dass die Form der Elektrode 60 so an die Form der Schleiffläche 11 angepasst ist, dass ein Bereich der Elektrode 60, der in der Nähe der Schleiffläche 11 angeordnet ist, groß genug ist, dass der Abrichtprozess auf eine effektive Weise stattfinden kann, mit anderen Worten, dass der Abrichtbereich 75 groß genug ist. Ferner ist es ungeachtet der Formen der Schleiffläche 11 und der Elektrode 60 wichtig, die Elektrode 60 so anzuordnen, dass es möglich ist, dass sie eine kontinuierliche Bewegung in Bezug auf den Abrichtbereich 75 ausführt, sodass während eines Abrichtprozesses niemals ein Stillstand der Elektrode 60 in Bezug auf den Abrichtbereich auftreten wird.
Die Bearbeitungszeit ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei Schleifprozessen. Deshalb wäre im Fall von Werkstücken mit zwei oder mehr Oberflächen, die einem Schleifprozess unterzogen werden müssen, eine gleichzeitige Bearbeitung statt einer aufeinanderfolgenden Bearbeitung der Oberflächen eine profitable Option.
Auf der ELID-Schleifmaschine 1, die in 1 und 2 gezeigt ist, kann ein Schleifwerkzeug mit mehreren Schleifflächen 11 angeordnet sein. Ein Beispiel für ein solches Schleifwerkzeug ist in 12 gezeigt.
Das in 12 gezeigte Schleifwerkzeug 2 ist wie eine Scheibe mit einem kreisförmigen Umfang geformt und weist zwei Schleifflächen 11a, 11b auf, die sich im Wesentlichen senkrecht zueinander erstrecken. Eine erste Schleiffläche 11a ist eine ringförmige Schleiffläche an einer Stirnfläche 25 des Schleifwerkzeugs 2, während eine zweite Schleiffläche 11b die gekrümmte Oberfläche 26 des Schleifwerkzeugs 2 bedeckt.
Unter Verwendung des Schleifwerkzeugs 2 ist es möglich, ein Endprodukt 27 zu erhalten, das zwei optische Flächen hat, die sich im Wesentlichen senkrecht zueinander erstrecken, wie in 12 gezeigt. Ein solches Endprodukt 27 kann beispielsweise ein senkrechter Spiegel sein. Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden während des Schleifprozesses zwei Oberflächen eines (nicht gezeigten) Ausgangsprodukts gleichzeitig bearbeitet. Bei dem Prozess dreht sich das Schleifwerkzeug 2 um eine Drehachse 28 und das Produkt bewegt sich in Bezug auf das sich drehende Schleifwerkzeug 2 in der Weise, dass beide Schleifflächen 11a, 11b das Produkt erreichen können, um es gleichzeitig zu bearbeiten.
Zum Zweck des Abrichtens der ersten Schleiffläche 1la ist eine erste Elektrode 60a in der Nähe der ersten Schleiffläche 11a so positioniert, dass ein verhältnismäßig sehr schmaler Zwischenraum zwischen der ersten Elektrode 60a und der ersten Schleiffläche 11a vorhanden ist, anders ausgedrückt, so, dass ein erster Abrichtbereich 75a, in dem der Abrichtprozess stattfinden kann, zwischen der ersten Elektrode 60a und der ersten Schleiffläche 11a vorhanden ist. Zum Zweck des Abrichtens der zweiten Schleiffläche 11b ist eine zweite Elektrode 60b in der Nähe der zweiten Schleiffläche 11b so positioniert, dass ein verhältnismäßig sehr schmaler Zwischenraum zwischen der zweiten Elektrode 60b und der zweiten Schleiffläche 11b vorhanden ist, anders ausgedrückt, so, dass ein zweiter Abrichtbereich 75b, in dem der Abrichtprozess stattfinden kann, zwischen der zweiten Elektrode 60b und der zweiten Schleiffläche 11b vorhanden ist. Beide Elektroden 60a, 60b sind mit dem Minuspol eines (in 12 nicht gezeigten) Impulsgenerators verbunden, während das Schleifwerkzeug 2 mit dem Pluspol des Impulsgenerators verbunden ist. Damit der Abrichtprozess stattfindet, wird den Abrichtbereichen 75a, 75b zwischen den Elektroden 60a, 60b und den zugehörigen Schleifflächen 11a, 11b mittels (nicht gezeigter) erster Zuführungsmittel bzw. (nicht gezeigter) zweiter Zuführungsmittel Elektrolyt zugeführt.
Beide Elektroden 60a, 60b sind jeweils in Bezug auf die Abrichtbereiche 75a, 75b beweglich. Die erste Elektrode 60a ist als eine drehbare Scheibe geformt, die um eine Drehachse 61a drehbar ist. Die Form der zweiten Elektrode 60b ist mit der Form der in 11 gezeigten Elektrode 60 vergleichbar und ist so beschaffen, dass die Taumelbewegung wie mit Bezug auf die Elektrode 60 beschrieben ausgeführt wird.
Während eines ELID-Schleifprozesses drehen sich das Schleifwerkzeug 2 und die erste Elektrode 60a um die jeweilige Drehachse 28 bzw. 61a und die zweite Elektrode 60b führt eine Taumelbewegung aus. Während des Prozesses wird den Abrichtbereichen 75a, 75b zwischen den Elektroden 60a, 60b und den zugehörigen Schleifflächen 11a, 11b Elektrolyt zugeführt. Ferner wird zwischen dem Schleifwerkzeug 2 einerseits und den Elektroden 60a, 60b andererseits mittels eines (in 12 nicht gezeigten) Impulsgenerators eine Potenzialdifferenz geschaffen, sodass ein elektrischer Strom zwischen den Elektroden 60a, 60b und den zugehörigen Schleifflächen 11a, 11b hervorgerufen wird.
Infolge des Flusses von elektrischem Strom und des Flusses von Elektrolyt zwischen den Elektroden 60a, 60b und den zugehörigen Schleifflächen 11a, 11b werden beide Schleifflächen 11a, 11b gleichzeitig abgerichtet. Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung bewegen sich beide Elektroden 60a, 60b ständig in Bezug auf die zugehörigen Abrichtbereiche 75a, 75b. Folglich kommt es nicht zu einer Verschmutzung der Elektroden 60a, 60b und der Abrichtprozess wird unter konstanten, optimalen Bedingungen ausgeführt.
In dem gezeigten Beispiel sind Bürsten 90a, 90b vorgesehen, die Teilstücke der Elektrode 60a bzw. 60b bürsten, um sicherzustellen, dass die Teilstücke, die an dem Abrichtprozess beteiligt sind, völlig sauber sind.
Da die Schleifflächen 11a, 11b ständig abgerichtet werden, braucht der Schleifprozess nicht unterbrochen zu werden. Demzufolge werden die beiden bearbeiteten Oberflächen nicht durch Marken beschädigt, die durch wiederholtes Anhalten und Starten des Schleifprozesses verursacht werden. Ferner wird die Leistungsfähigkeit der Schleifflächen 11a, 11b konstant auf einem hohen Niveau gehalten, da der Schleifprozess immer unter optimalen Bedingungen stattfinden wird. Als ein zusätzliches Ergebnis können die Bearbeitungskräfte auf einem verhältnismäßig niedrigen Niveau gehalten werden, sodass eine Beschädigung der bearbeiteten Oberflächen oder unmittelbar darunter ganz vermieden werden kann.
Nach Abschluss des Schleifprozesses ist es nicht erforderlich, die Oberflächen weiter zu behandeln, da die oben beschriebene Kombination aus einem kontinuierlichen Schleifprozess und einem kontinuierlichen Abrichtprozess Oberflächen hervorragender Güte liefert. Die Güte kann sogar so sein, dass das Endprodukt für optische Zwecke verwendbar ist.
Es ist wichtig, dass die Elektroden 60a, 60b so geformt sind, dass sie imstande sind, die Schleifflächen 11a, 11b ordnungsgemäß abzurichten. Das Schleifwerkzeug 2 kann eine beliebige geeignete Form haben und mehr als zwei Schleifflächen 11 umfassen. Im Allgemeinen entspricht die Anzahl der Elektroden 60a, 60b der Anzahl der Schleifflächen 11, wobei die Anzahl und die Form der Schleifflächen 11 von der Form des Endprodukts 27 abhängen.
Eigentlich ist es für den einzigen Zweck des gleichzeitigen Abrichtens mehrerer Schleifflächen 11a, 11b nicht erforderlich, Elektroden 60a, 60b zu verwenden, die sich in Bezug auf die Abrichtbereiche 75a, 75b bewegen. Jedoch verschmutzen die Elektroden 60a, 60b schnell, wenn sie sich nicht bewegen, wodurch sich der Abrichtprozess schnell verschlechtert. Deshalb wird die Verwendung von beweglichen Elektroden 60a, 60b bevorzugt.
In Bezug auf alle gezeigten Kombinationen aus Elektroden 60, 60a, 60b und Schleifflächen 11, 11a, 11b ist es wichtig, dass die Elektrode 60, 60a, 60b so eingerichtet ist, dass sie der Schleiffläche 11, 11a, 11b im Fall einer Verlagerung folgt. Auf diese Weise wird die Position der Elektrode 60, 60a, 60b in Bezug auf die Schleiffläche 11, 11a, 11b beibehalten und eine Unterbrechung des Abrichtprozesses infolge einer größeren Entfernung zwischen der Elektrode 60, 60a, 60b und der Schleiffläche 11, 11a, 11b wird verhindert.
Dem Fachmann wird klar sein, dass der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht auf die vorangehend erörterten Beispiele beschränkt ist, sondern dass verschiedene Ergänzungen und Modifikationen davon möglich sind, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen definiert abzuweichen.
Es versteht sich, dass verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung kombiniert werden können, obwohl dies nicht explizit offenbart ist. Beispielsweise können im Fall von zwei Elektroden 60a, 60b, die so eingerichtet sind, dass sie zwei Schleifflächen 11a, 11b ein und desselben Schleifwerkzeugs 2 gleichzeitig abrichten, beide Elektroden 60a, 60b mit Löchern 62 versehen sein, um das während des Abrichtprozesses erzeugte Gas durchzulassen.

Fig. 7

Grinding force: Schleifkraft
Force limit: Kraftgrenze
Position an Work piece: Position am Werkstück
Position setpoint: Positionssollwert
Work piece: Werkstück

Fig. 8

101: Positionsregler
102: Kraftregler
103: Positionssollwert
104: Schleifprozess
105: Totzone
106: PID-Regler

Claims

Verfahren zum Abrichten einer Schleiffläche (11, 11a, 11b) eines Schleifwerkzeugs (2, 3, 10), das die folgenden Schritte umfasst: – Positionieren zumindest ein Teilstück einer Elektrode (60, 60a, 60b) in der Nähe von zumindest einem Teilstück der Schleiffläche (11, 11a, 11b) in der Weise, dass ein Abrichtbereich (75, 75a, 75b) erhalten wird, in dem ein verhältnismäßig schmaler Zwischenraum zwischen der Elektrode und der Schleiffläche vorhanden ist, – Zuführen von Elektrolyt in den Abrichtbereich (75, 75a, 75b) und – Hervorrufen eines elektrischen Stroms zwischen der Schleiffläche und der Elektrode über den Elektrolyten, wobei die Elektrode in Bezug auf den Abrichtbereich bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode eine Taumelbewegung ausführt.
Abrichtprozess nach Anspruch 1, bei dem die Elektrode gemäß einer Kombination aus einer bogenförmigen Hin- und Herbewegung um eine Achse (16, 28) und einer linearen Hin- und Herbewegung in der Richtung derselben Achse (16, 28) bewegt wird.
Abrichtprozess nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Elektrode um eine Drehachse (61, 61a) gedreht wird.
Abrichtprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem zumindest ein Teilstück der Elektrode gebürstet wird, vorzugsweise mittels einer Bürste (90a, 90b).
Abrichtprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem ein Teilstück der Schleiffläche, das von dem Teilstück, welches soeben der Abrichtbehandlung unterzogen wird, verschieden ist, ein Werkstück (40) berührt, und bei dem sich die Schleiffläche und das Werkstück (40) in Bezug aufeinander so bewegen, dass das Werkstück (40) einer Schleifbehandlung unterzogen wird.
Schleifmaschine (1), insbesondere zum Ausführen des Prozesses nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die Folgendes umfasst: – ein Schleifwerkzeug (2, 3, 10) mit mindestens einer Schleiffläche (11, 11a, 11b), – mindestens eine Elektrode (60, 60a, 60b), die in der Nähe von zumindest einem Teilstück der Schleiffläche so positioniert ist, dass ein Abrichtbereich (75, 75a, 75b) erhalten wird, in dem ein verhältnismäßig schmaler Zwischenraum zwischen der Elektrode und der Schleiffläche vorhanden ist, – Zuführungsmittel (70), um dem Abrichtbereich (75, 75a, 75b) Elektrolyt zuzuführen, und – einen Generator (20), um über den Elektrolyten einen elektrischen Strom zwischen der Schleiffläche und der Elektrode hervorzurufen, wobei die Elektrode in Bezug auf den Abrichtbereich beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode so eingerichtet ist, dass sie imstande ist, eine Taumelbewegung auszuführen.
Schleifmaschine (1) nach Anspruch 6, bei der die Elektrode so eingerichtet ist, dass sie imstande ist, eine bogenförmige Hin- und Herbewegung um eine Achse (16, 28) und gleichzeitig eine lineare Hin- und Herbewegung in der Richtung derselben Achse (16, 28) auszuführen.
Schleifmaschine (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Elektrode scheibenförmig ist und eine ebene Oberseite (65) aufweist.
Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Elektrode um eine Drehachse (61, 61a) drehbar ist.
Schleifmaschine (1) nach Anspruch 6, bei der die Elektrode eine konkave Abrichtfläche (64) aufweist.
Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, die Bürstmittel (90a, 90b) zum Bürsten von zumindest einem Teilstück der Elektrode umfasst, wobei die Bürstmittel (90a, 90b) außerhalb des Abrichtbereichs (75, 75a, 75b) angeordnet sind.
Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei der die Elektrode mit Löchern (62) versehen ist und eine Seite zumindest eines Teils der Löcher (62) in dem Abrichtbereich (75, 75a, 75b) endet.
Schleifmaschine (1) nach Anspruch 12, bei der die Zuführungsmittel (70) so eingerichtet sind, dass sie dem Abrichtbereich (75, 75a, 75b) durch die Löcher (62) in der Elektrode Elektrolyt zuführen.
Verfahren zum gleichzeitigen Abrichten von mindestens zwei Schleifflächen (11a, 11b) eines Schleifwerkzeugs (2), das die folgenden Schritte umfasst: – Zuordnen zumindest eines Teilstücks einer Elektrode (60a, 60b) zu mindestens einem Teilstück jeder Schleiffläche, – Positionieren der Elektroden (60a, 60b) in der Nähe der zugehörigen Schleifflächen in der Weise, dass Abrichtbereiche (75a, 75b) erhalten werden, in denen ein verhältnismäßig schmaler Zwischenraum zwischen den Elektroden (60a, 60b) und den zugehörigen Schleifflächen vorhanden ist, – Zuführen von Elektrolyt in die Abrichtbereiche (75a, 75b) und – Hervorrufen eines elektrischen Stroms zwischen den Schleifflächen und den Elektroden über den Elektrolyten, wobei mindestens eine Elektrode in Bezug auf den zugehörigen Abrichtbereich bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode eine Taumelbewegung ausführt.
Abrichtprozess nach Anspruch 14, wobei die Elektrode gemäß einer Kombination aus einer bogenförmigen Hin- und Herbewegung um eine Drehachse (28) des Schleifwerkzeugs (2) und einer linearen Hin- und Herbewegung in der Richtung derselben Achse (28) bewegt wird.
Abrichtprozess nach Anspruch 14, bei dem eine Elektrode um eine Drehachse (61a) gedreht wird.
Abrichtprozess nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem zumindest ein Teilstück mindestens einer Elektrode gebürstet wird, vorzugsweise mittels einer Bürste (90a, 90b).
Abrichtprozess nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem ein Teilstück von mindestens einer Schleiffläche, das von dem Teilstück, welches soeben dem Abrichten unterzogen wird, verschieden ist, ein Werkstück (40) berührt, und bei dem sich die Schleiffläche und das Werkstück (40) in Bezug aufeinander so bewegen, dass das Werkstück (40) einer Schleifbehandlung unterzogen wird.
Schleifmaschine (1), insbesondere zum Ausführen des Prozesses nach einem der Ansprüche 14 bis 18, die Folgendes umfasst: – ein Schleifwerkzeug (2) mit mindestens zwei Schleifflächen (11a, 11b), – mindestens zwei Elektroden (60a, 60b), wobei jede Elektrode (60a, 60b) in der Nähe von zumindest einem Teilstück einer anderen der Schleifflächen so positioniert ist, dass Abrichtbereiche (75a, 75b) erhalten werden, in denen ein verhältnismäßig schmaler Zwischenraum zwischen den Elektroden und den zugehörigen Schleifflächen vorhanden ist, – Zuführungsmittel (70), um den Abrichtbereichen Elektrolyt zuzuführen, und – einen Generator (20), um über den Elektrolyten einen elektrischen Strom zwischen den Schleifflächen und den Elektroden hervorzurufen, wobei mindestens eine Elektrode in Bezug auf den zugehörigen Abrichtbereich beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode so eingerichtet ist, dass sie imstande ist, eine Taumelbewegung auszuführen.
Schleifmaschine (1) nach Anspruch 19, bei welcher die Elektrode so eingerichtet ist, dass sie imstande ist, eine bogenförmige Hin- und Herbewegung um eine Drehachse (28) des Schleifwerkzeugs (2) und gleichzeitig eine lineare Hin- und Herbewegung in der Richtung derselben Achse (28) auszuführen.
Schleifmaschine (1) nach Anspruch 19 oder 20, bei welcher mindestens eine Elektrode scheibenförmig ist und eine ebene Abrichtfläche aufweist.
Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei der mindestens eine Elektrode um eine Drehachse (61a) drehbar ist.
Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 22, bei der mindestens eine Elektrode eine konkave Abrichtfläche aufweist.
Schleifmaschine (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 23, die Bürstmittel (90a, 90b) zum Bürsten von zumindest einem Teilstück mindestens einer Elektrode umfasst, wobei die Bürstmittel (90a, 90b) außerhalb des Abrichtbereichs (75a, 75b) angeordnet sind.