DE69122247T2

DE69122247T2 - Verfahren zum schleifen der oberflächen von schneideblättern und schleifscheibe zum ausführen dieses verfahrens

Info

Publication number: DE69122247T2
Application number: DE69122247T
Authority: DE
Inventors: Harry Dodd; Harry Pederson
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1990-05-30
Filing date: 1991-03-11
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-12
Also published as: EP0531299A1; WO1991018709A1; EP0531299B1; AU7471191A; ATE142924T1; AU647098B2; CA2082945C; US5168661A; DE69122247D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Schleifens und genauer gesagt das Schleifen von Oberflächen von Schneidblättern unter Verwendung einer Schleifscheibe mit einem einfachen Schleifprofil, um eine beliebige Anzahl erwünschter Schneidblattflächen zu erzeugen.

Hintergrund der Erfindung

Schneidblätter finden in der Industrie zahlreiche Verwendungszwecke (z.B. in der Herstellung von Zahnrädern).
Die Formen von Schneidblättern variieren stark. Zur Herstellung von Zahnrädern unterschiedlicher Geometrie sind üblicherweise unterschiedliche Blattgeometrien erforderlich. Ein Schneidblatt kann mehrere verschiedene Oberflächen aufweisen, die die jeweilige Form, Größe und Anordnung des Blattprofils beeinflussen, das wiederum die Form des geschnittenen Zahnrads beeinflussen kann. Beispiele dieser Oberflächen sind die Schneidseite, die Freiseite, die Schulter und der Kantenradius.
Das gängigste Verfahren zur Herstellung einer speziellen Form auf der Oberfläche eines Blatts ist das Formschleifen. Bei diesem Verfahren wird die umgekehrte Form der Blattoberfläche zu einer Schleifscheibe abgerichtet (geformt), die dann in das Blatt eingestochen wird. Die Form des Blatts wird durch ein Abrichtwerkzeug, üblicherweise ein Werkzeug mit Diamantspitze, gesteuert, das die erforderlichen Formenbereiche in einer Schleifscheibenfläche abrichten kann. Ein Beispiel einer abgerichteten Schleifscheibe ist in GB-696.804 geoffenbart, worin eine Scheibe mit einer flachen aktiven Schleiffläche beschrieben ist. Diese Oberfläche würde eine planare Oberfläche auf einem Schleifblatt erzeugen, wobei die Ausrichtung der planaren Oberfläche vom Winkel abhängt, in dem das Blatt quer über die Schleifscheibenfläche geführt wird.
Um mehr als eine Oberflächenform auf einem Blatt auszubilden, wurden mehrere abgerichtete Schleifscheiben verwendet (siehe US-A-1.285.124, 2.410.348, 2.629.973 und 4.265.053). Jede Schleifscheibe formt eine Oberfläche auf einem Blatt.
Ein weiteres Verfahren sieht die Verwendung einer Schleifscheibe mit mehr als einem darin abgerichtetem Profil vor (siehe US-A-3.881.889). Die Schleifscheibe dieser Patentveröffentlichung umfaßt zwei getrennte Schleifflächen.
Ein etwas anderer Ansatz ist die Verwendung einer Schablone oder eines Nockens als Führung, die den Weg einer Schleifscheibe über die Oberfläche eines Schneidblatts bestimmt (siehe US-A-3.538.649 und 4.163.345).
Die Verwendung einer Scheibe mit einem einzigen Profil zum Ausbilden erwünschter Oberflächen auf gegenüberliegenden Seiten eines Blatts ist aus US-A-2.346-865 ersichtlich. Da jedoch die Schneidprofile die gleiche Form aufweisen, wodurch nur eine Form in einer Schleifscheibe abgerichtet werden muß, muß das Blatt in seinem Halterungsblock umgedreht werden, um beide Profile zu formen.
Kürzlich wurde ein Verfahren zur Bildung von Oberflächen auf einem Blatt vorgeschlagen. US-A-4.170.091 zeigt eine Vielzahl an Schneidblättern, die in einem Werkzeughalterungsring befestigt sind. Der Ring dreht sich, und der oberste Abschnitt der Blätter wird mit einer rotierenden Schleifscheibe in Kontakt gebracht, um eine Kopffläche zu bilden. Der Werkzeughalterungsring wird dann geschwenkt, während die Blätter mit der Schleifscheibe in Kontakt stehen. Dies führt zur Bildung einer abgerundeten Kante zwischen der Kopffläche und einer Seitenfläche Das fortgesetzte Schwenken des Rings führt zum Kontakt der Seitenfläche der Blätter mit der Schleifscheibe, wodurch die erwünschte Form auf der Seitenfläche ausgebildet wird. Der Ring wird vollständig umgedreht und das Verfahren für die gegenüberliegende Seite der Blätter wiederholt. Die Schleifscheibe muß jedoch bei diesem Verfahren nach wie vor mit einem bestimmten Profil abgerichtet sein, das die erwünschte Form auf den Seitenflächen der Blätter ausbilden kann.
Die Schleifmaschine aus US-A-4.186.529 umfaßt bis zu zehn numerisch Computer- gesteuerte Achsen. Diese Achsen ermöglichen, daß die Schleifscheibe und das Schneidblatt relativ zueinander bewegt und miteinander in Eingriff gebracht werden können - in fast jeder beliebigen Winkelbeziehung, die für das Schleifen der Blattoberflächen erforderlich ist. Eine bevorzugte Schleifscheibe wird in Form einer Untertasse mit einer konisch geformten Schleifoberfläche ausgebildet. Die Offenbarung legt weiters fest, daß die Form der Schleifscheibe von der Form des geschliffenen Produkts abhängt.
GB-A-2053043 offenbart eine schalenförmige Schleifscheibe nach dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen der Oberflächen von Schneidblättern unter Verwendung einer einfach profilierten Schleifscheibe, um jede beliebige Oberfläche auf einem Schneidblatt zu bilden.
Das Verfahren ist auch auf die Erzeugung einer Vielzahl an Schneidblattoberflächen (selbst unterschiedlicher Konfigurationen) auf einem Schneidblatt unter Verwendung derselben profilierten Schleifscheibe anwendbar.
Die erfindungsgemäße Schleifscheibe ist schalenförmig und besitzt ein auf einer Stirnseite davon angeordnetes Schleifprofil. Das Schleifprofil umfaßt eine konische Innenfläche und eine benachbarte, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche. Das Schleifprofil enthält weiters eine bogenförmige innere Schleiffläche und eine bogenförmige äußere Schleiffläche. Das Grobschleifen einer Schneidblattoberfläche erfolgt durch die konische Innenfläche, die bogenförmige Innenfläche und/oder die bogenförmige Außenfläche, um eine aufgerauhte Oberfläche einer erwünschten Form zu bilden; das Feinschleifen der aufgerauhten Schneidblattfläche erfolgt durch die benachbarte, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche, um eine endbearbeitete Oberfläche auf dem Schneidblatt auszubilden.
Die Bildung der erwünschten Schneidblattfläche erfolgt durch das Führen der Kantenfläche des Schneidblatts quer über die erwünschte(n) Oberfläche(n) des Schleifscheibenprofils. Während des Feinschleifens kann die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche des Schleifprofils tangential zur auf dem Schneidblatt gebildeten endbearbeiteten Oberfläche gehalten werden.
Zur Erzeugung jeder beliebigen Oberfläche können die Schleifscheibe (und somit das Schleifprofil) sowie das Schneidblatt, das abnehmbar in einer Werkzeughalterung montiert ist, im Verhältnis zueinander in drei orthogonale Richtungen lineare Bewegungen ausführen. Weiters ist die Schleifscheibe um ihre Achse drehbar, das montierte Schneidblatt ist um die Längsachse einer Arbeitsspindel drehbar, und die Schleifscheibe oder das montierte Schneidblatt ist im Winkel (schwenkbar) beweglich.
Diese linearen, Dreh- und Winkelbewegungen eines montierten Schneidblatts und/oder der Schleifscheibe ermöglichen das Ausbilden jeder beliebigen Oberfläche auf dem Schneidblatt. Da jedes beliebige Oberflächenprofil mathematisch definiert werden kann, können die eine bestimmte Oberfläche definierenden Gleichungen in eine numerische Sprache umgewandelt und einem Computer eingegeben werden, der durch numerische Computer-Steuerung (CNC) die gleichzeitigen und unabhängigen Bewegungen sowie die relative Position der Schleifscheibe und des montierten Schneidblatts entlang bzw. um eine(r) oder alle(r) Achsen steuern kann, um auf dem Schneidblatt die erwünschte Oberfläche zu bilden.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Fig.1 zeigt die erfindungsgemäße Schleifscheibe, wobei sich das Schleifprofil auf einer Stirnseite davon befindet.
Fig.2 ist eine vergrößerte Ansicht des Schleifprofils mit einer konischen Innenfläche und einer benachbarten, schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche.
Fig.3 zeigt die Bildung einer Oberfläche auf einem Schneidblatt durch Führen des Blatts quer über das Schleifprofil.
Fig.4 ist eine schematische Darstellung einer Maschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Figuren 5-11 stellen ein Beispiel der jeweiligen Bewegungen eines Schneidblatts und der Schleifscheibe dar, die zur Bildung einer Vielzahl von Oberflächen auf dem Schneidblatt erforderlich sind.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Es folgt eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigelegten Abbildungen.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht das Formen einer beliebigen Anzahl erwünschter Oberflächen (selbst unterschiedlicher Konfigurationen) auf einem Schneidblatt. Dies wird durch eine bestimmte Schleifscheibenkonfiguration und das Führen des Schneidblatts quer über die Schleifscheibe entlang eines erwünschten Wegs zur Bildung einer bestimmten Blattfläche ermöglicht.
Wenn ein Werkstück wiederholt senkrecht zur Achse einer Schleifscheibe von innen nach außen quer über eine Seitenfläche der Schleifscheibe geführt wird, nützt sich die anfänglich flache Scheibe zumeist im Verlauf der Zeit zu einem geneigten Profil ab, das - wie aus Fig.2 ersichtlich - von innen nach außen nach unten abfällt. Anfänglich wird ein Großteil der vom Werkstück zu entfernenden Materialmenge durch das Schleifen am oder in der Nähe des inneren Endes der Schleifscheibenoberfläche entfernt, wobei weniger Material entfernt wird, wenn das Werkstück quer über die Stirnfläche der Scheibe geführt wird. Fortgesetztes Schleifen führt allmählich zur Ausbildung des nach unten geneigten bzw. abfallenden Profils über der gesamten Stirnseite der Schleifscheibenfläche. Sobals sich dieses geneigte Profil über die gesamte Breite der Schleifscheibenstirnseite erstreckt, ist ein konstanter Zustand erreicht, wobei jedes zusätzliche Schleifen nur zu einer geringen Änderung der geneigten Profilform der Schleiffläche führt. In diesem konstanten Zustand wird die Beschaffenheit der endbearbeiteten Oberfläche eines Werkstücks durch den Kontakt mit der stärksten Körnung des an der Außenkante der Schleifscheibe befindlichen Schleifmaterials und durch den Abstand, mit dem das Werkstück während einer Umdrehung der Schleifscheibe zugeführt wird, bestimmt. Die stärkste Körnung bewirkt im wesentlichen die Ausbildung spiralförmiger Riefen auf der Werkstückoberfläche, die ähnlich wie ciie auf der Oberfläche einer Schallplatte ausgebildeten Rillen geformt sind, jedoch wesentlich kleiner sind.
Die Anmelder entdeckten nun überraschenderweise, daß durch das Ausbilden einer schmalen, im wesentlichen flachen Oberfläche auf dem Außenabschnitt der Scheibenoberfläche einer Schleifscheibe mit einer geneigten Oberfläche und durch tangentiales Halten dieser schmalen, im wesentlichen flachen Oberfläche zu einer Oberfläche eines Werkstücks während des Endbearbeitungsschleifens das Oberflächenfinish eines Werkstücks deutlich verbessert wird. Die im wesentlichen flache Oberfläche ermöglicht eine Zunahme der Anzahl aktiver Endbearbeitungskörner, die das Werkstück berühren, wodurch das Auftreten der obigen spiralförmigen Riefen verhindert und die fertig bearbeitete Oberfläche des Werkstücks verbessert wird. Die Kombination geneigter und flacher Oberflächen auf der Schleifscheibe ermöglicht das Grob- und/oder Feinschleifen auf einem Werkstück unter Verwendung einer einzigen, einfach profilierten Schleifscheibe der Erfindung.
Figuren 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Schleifscheibe. Die Schleifscheibe 2 beistzt ein Schleifprofil 4 mit Schleifmaterial 5 auf einer Stirnfläche davon. Das Schleifprofil 4 umfaßt eine konische Innenfläche 6 und einen benachbarten, schmalen, im wesentlichen flachen Außenabschnitt 8. Der konische Innenabschnitt 6 ist in bezug auf die benachbarte, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8 in einem Winkel 10 geneigt, der relativ klein ist und im allgemeinen etwa 4º bis etwa 12º, vorzugsweise etwa 5º bis etwa 8º beträgt. Die konische Innenfläche 6 ist deutlich größer als die benachbarte, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8. Die Breite 9 der schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche 8 beträgt bis zu 1,27 mm (0,050 Zoll), vorzugsweise etwa 0,76 mm (0,030 Zoll), wobei die Mindestbreite eine Breite größer als ein einzelnes Korn eines Schleifmittels bzw. größer als etwa 0,1 mm (0,004 Zoll) ist. Die Breite 7 der konischen Innenfläche 6 wird durch die maximale Tiefe des aus dem Schneidblatt zu entfernenden Materials dividiert durch den Tangens des Winkels 10 bestimmt und beträgt im allgemeinen etwa 0,76 cm (0,30 Zoll) bis etwa 1,02 cm (0,40 Zoll).
Das Schleifprofil 4 enthält weiters eine bogenförmige innere Schleiffläche 11 mit einem Radius 13, die sich innerhalb der konischen Innenfläche 6 befindet, und eine bogenförmige äußere Schleiffläche 15 mit einem Radius 17, die sich außerhalb der schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche 8 befindet. Der Radius 17 der bogenförmigen äußeren Schleiffläche 15 beträgt im allgemeinen etwa 1,52 mm (0,60 Zoll) bis etwa 2,54 mm (0,100 Zoll), und der Radius 13 der bogenförmigen inneren Schleiffläche 11 ist etwa 20% bis 40% größer als der Radius 17.
Fig.3 zeigt das Führen eines Bereichs bzw. einer Seite eines Schneidblatts 12 quer über das Schleifprofil 4 der Schleifscheibe 2. Bereiche bzw. Seiten, die geschliffen werden können, sind z.B. die Schulter 40, die Schneidseite 42, der Kantenradius 44, das Blattende 46 und die Freiseite 48. Gemeinsam bilden die Kanten dieser Bereiche bzw. Seiten das Profil des Schneidblatts 12. Das Schneidblatt 12 wird quer über das Schleifprofil 4 bewegt. Das aus dem Schneidblatt 12 zu entfernende Material wird im wesentlichen entfernt, indem der Blattbereich bzw. die Blattseite mit der konischen Innenfläche 6, der bogenförmigen Innenfläche 11 oder der bogenförmigen Außenfläche 15 des Schleifprofils 4 in Kontakt gebracht wird, wodurch eine aufgerauhte Oberfläche entsteht. Die fertig bearbeitete Blattfläche wird durch tangentiales Berühren der aufgerauhten Blattoberfläche mit der schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche 8 des Schleifprofils 4 hergestellt. Das Oberflächenfinish des Schneidblatts 12 wird mehr durch die Tangentialbewegung des Schneidblatts 12 beeinflußt als durch die Glätte des Schleifprofils 4 bzw. den Zustand der Schleifkörner.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß es, da das Scheibenprofil 4 nicht nachgeformt werden muß, um eine Vielzahl an Schneidblattformen herzustellen, möglich ist, die Schleifscheibe aus einem teuren, haltbaren Schleifmaterial wie z.B. kubischen Bornitrid- (CBN) Kristallen herzustellen, obwohl auch andere Materialien wie z.B. Aluminiumoxid geeignet sind. Beispielsweise würde eine Schleifscheibe aus CBN-Kristallen die Entfernung von ausreichend Schneidwerkzeugmaterial während jedes Durchlaufs quer über die Stirnfläche der Schleifscheibe ermöglichen, sodaß das Schleifen der meisten Blattformen mit einem einzigen Querdurchlauf denkbar ist. Eine Körnungsnummer von etwa 80 bis etwa 120 ist üblicherweise vorzuziehen, wobei die diese Körnungsnummern enthaltenden Scheiben im allgemeinen in der Lage sind, Oberflächenfinishes von weniger als etwa 0,5 µm (20 Mikrozoll) (Ra) bzw. weniger als etwa 0,25 µm (10 Mikrozoll) (Ra) zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung umfaßt weiters Schleifscheiben aus Schleifmaterialien unterschiedlicher Körnungsnummern. Grobe Körner sind im allgemeinen dauerhafter, weshalb die Auswahl eines grobkörnigen Schleifmaterials zumindest für die groben inneren Schleifflächen, d.h. die konische Innenfläche 6 und die bogenförmige Innenfläche 11, wo im wesentlichen der gesamte Schleifvorgang stattfindet, den Verschleiß dieser Bereiche verringert. Eine feiner Körnungsnummer für die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8 wird je nach der erwünschten fertig bearbeiteten Oberfläche eines bestimmten Werkstücks ausgewählt. Die bogenförmige Außenfläche 15, die eine grobe Schleiffläche ist, kann auch aus einem grobkörnigen Material bestehen, wodurch eine aus drei Abschnitten bestehende Scheibe gebildet wird. Da jedoch durch die bogenförmige Außenfläche 15 im Vergleich zu den Innenflächen 6 und 11 wesentlich weniger Grobschleifen durchgeführt wird, kann die bogenförmige Außenfläche 15 aus einem Material der gleichen Körnungsnummer bestehen wie die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8. Der Zusammenbau dieser Art von Schleifscheibe ist einfacher und billiger, da nur zwei Abschnitte der Schleifscheibe, die Oberflächen 6, 11 mit grober Körnungsnummer und die Oberfläche 8, 15 mit feinerer Körnungsnummer, zusammengesetzt werden müssen.
Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens ist folgender: Da nur die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8 des Schleifprofils 4 eine fertig bearbeitete Oberfläche erzeugt, muß nur dieser schmale, im wesentlichen flache Außenabschnitt 8 nachprofiliert werden, z.B. durch Verwendung eines Diamantwerkzeugs, um die Form der im wesentlichen flachen Oberfläche 8 und die Lage direkt neben der konischen Innenfläche 6 zu bewahren.
Die verschiedenen auf einem Schneidblatt notwendigen Oberflächen werden gebildet, indem verschiedene Seiten bzw. Bereiche des Schneidblatts hintereinander ausgewählten Oberflächen des Schleifprofils 4 auf der Schleifscheibe 2 zugewandt werden. Das Feinschleifen kann unmittelbar nach dem Grobschleifen erfolgen, indem das Schneidblatt 12 quer über die konische Innenfläche 6 und die angrenzende, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8 geführt wird. Das Schneidblatt kann dann auf eine andere Seite bzw. einen anderen Bereich versetzt und das Verfahren wiederholt werden. Es kann aber auch eine erste Oberfläche grobgeschliffen eine zweite Oberfläche danach grobgeschliffen und anschließend die erste und/oder die zweite Oberfläche feingeschliffen werden. Jede Kombination von Grob- und Feinschliffvorgängen auf einer beliebigen Anzahl an Seiten bzw. Bereichen ist mit dem Schleifprofil und dem Schleifverfahren der Erfindung möglich.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann jede Vorrichtung sein, die ein Schneidblatt und eine Schleifscheibe so ausrichten kann, daß die verschiedenen Seiten bzw. Bereiche des Schneidblatts hintereinander jeder beliebigen Oberfläche auf dem Schleifprofil zugewandt werden. Ein Beispiel für Maschinen dieser Art sind die allgemein als Computer-gesteuerte (CNC) Maschinen bekannte Geräte, die eine Vielzahl an Achsen umfassen, entlang derer die Bewegung eines Schleif- oder Schneidwerkzeugs und eines Werkstücks gesteuert werden kann, um das Werkzeug und das Werkstück relativ zueinander in fast jeder Position innerhalb der Betriebsgrenzen der Maschine auszurichten.
CNC-Systeme zur Steuerung der Bewegung mehrerer Maschinenachsen entlang vorgeschriebener Wege sind heute gängig. Diese Systeme des Stands der Technik sind in die vorliegende Erfindung aufgenommen, um Bewegungen ausgewählter Achsen entlang vorgeschriebener Wege zu steuern, um Oberflächen auf Schneidblättern zu bilden, indem das Schneidblatt quer über ausgewählte Oberflächen einer Schleifscheibe geführt wird. Eine derartige Maschine ist in der bereits erwähnten US-A-4.186.529 geoffenbart, deren Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
Ein Beispiel für eine weitere derartige Maschine ist schematisch in Fig.4 dargestellt. Diese Vorrichtung ähnelt der in US-A-104-012 (entspricht EP-A-87905863.4, eingereicht am 24.August 1987) beschriebenen, deren Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen ist.
Die Vorrichtung 14 umfaßt einen Werkzeugträger 15 für eine Schleifscheibe 2. Diese ist abnehmbar an einer Werkzeugspindel 16 montiert, die ihrerseits zur Drehung im Werkzeugkopf 18 gelagert ist. Der Werkzeugkopf 18 ist zu vertikaler Bewegung (Y- Achse) entlang der am Bettschlitten 32 befestigten Führungsbahnen 24 fähig. Der Werkzeugträger 15 ist zu horizontaler Bewegung (X-Achse) entlang der an der Maschinenbasis 30 befestigten Führungsbahnen 26 fähig. Die Schleifscheibe 2 ist zur Drehbewegung um ihre Rotationsachse G fähig.
Die Vorrichtung 14 umfaßt weiters den Werkstückträger 17, worin das Schneidblatt 12 abnehmbar in einer Werkstückhalterung 21 montiert ist, die an einer Werkstückspindel 23 befestigt ist. Die Werkstückspindel 23 ist zur Drehung im Werkstückkopf 22 gelagert und zu Drehbewegung um eine Längsachse C fähig. Der Werkstückkopf 22 ist am Tisch 34 montiert und zu Winkel- bzw. Schwenkbewegung um die vertikale Schwenkachse P fähig. Man sieht, daß die gleiche relative Winkel- bzw. Schwenkbewegung durch das Schwenken des Bettschlittens 32 um eine vertikale Achse erzielt werden könnte. Der Tisch 34 ist zu horizontaler Bewegung (Z-Achse) entlang der an der Maschinenbasis 30 befestigten Führungsbahnen 28 fähig.
Die Führungsbahnen 24, 26 und 28 erlauben die relative lineare Bewegung der Schleifscheibe 2 und des Schneidblatts 12 in drei zueinander orthogonalen Richtungen.
Die Bewegung der Werkzeugspindel 16, der Werkstückspindel 23, des Werkstückkopfs 22, des Tisches 34, des Werkzeugkopfs 18 und des Bettschlittens 32 wird durch nicht dargestellte getrennte Antriebsmotoren ermöglicht. Die obigen Komponenten sind zu unabhängiger Bewegung voneinander fähig und können sich gleichzeitig bewegen. Jeder der Motoren ist entweder an eine lineare oder rotierende Codiereinrichtung (nicht dargestellt) als Teil eines CNC-Systems angeschlossen, das den Betrieb der Antriebsmotoren gemäß den einem nicht dargestellten Computer eingegebenen Anweisungen steuert. Die Codiereinrichtungen leiten Rückkopplungsinformationen über die tatsächlichen Positionen jeder der beweglichen Achsen an den Computer weiter.
Man sieht deutlich, daß es durch die relative Bewegung der Schleifscheibe 2 und des Schneidblatts 12 entlang einer beliebigen oder aller Achsen möglich ist, die Schleifscheibe 2 und das Schneidblatt 12 in bezug aufeinander auszurichten, sodaß jede Seite bzw. jeder Bereich des Schneidblatts 12 jeder beliebigen Oberfläche der Schleifscheibe 2 zugewandt werden kann. Sobald dies geschehen ist, erfolgt die Bewegung der Schleifscheibe 2 und/oder des Schneidblatts 12 quer über das Schleifprofil 4. Das Querführen wird durch den Computer gesteuert, der auf die eingegebenen Anweisungen reagiert, um die Bewegungen entlang der jeweiligen Achsen zu steuern, sodaß eine erwünschte Oberfläche auf dem Schneidblatt entsteht. Sobald eine erwünschte Oberfläche gebildet wurde, wird die Position der Schleifscheibe 2 und/oder des Schneidblatts 12 geändert, um ein Versetzen des Schneidblatts 12 auf den nächsten Bereich bzw. die nächste Seite, der bzw. die zu schleifen ist, zu bewirken, sodaß das Herstellungsverfahren für diese bestimmte Oberfläche beginnen kann. Diese Arbeitsabfolge setzt sich fort, bis alle erwünschten Oberflächen auf dem Schneidblatt gebildet wurden. Da die Schleifscheibe jede beliebige Oberfläche erzeugen kann, muß man Schleifscheiben nicht für jede zu erzeugende Oberfläche wechseln.
Der oder die Oberflächenherstellungswege der Schleifscheibe 2 und des Schneidblatts 12 entsprechen mathematischen Gleichungen, die den Computer mittels numerischer Steuerung lenken, um die relativen Positionen der Schleifscheibe 2 und/oder des Schneidblatts 12 zu ändern, indem eine kontinuierliche Bewegung entlang einer beliebigen oder aller Achsen stattfindet. Man sieht, daß es möglich ist, eine bestimmte Oberfläche herzustellen, die Versetzung zu einer anderen Schneidblattseite bzw. zu einem anderen Schneidblattbereich vorzunehmen, eine Obefläche einer unterschiedlichen Konfiguration zu erzeugen usw. Man beachte jedoch, daß die Bildung unterschiedlicher Oberflächen ohne die besondere Form des Schleifprofils und das erfindungsgemäße Verfahren des Schleifens unter Verwendung des Schleifprofils nicht durchführbar ist.
Bezug nehmend auf Figuren 5-11 wird eine Schleifabfolge beschrieben. Die Bewegung entlang aller Achsen erfolgt gemäß den einem Computer eingegebenen Anweisungen, der die mit jeder Achse verbundenen Antriebsmotoren lenkt, um für Bewegung entlang bzw. um jede Achse zu sorgen, wodurch eine relative Bewegung zwischen der Schleifscheibe und dem Schneidblatt entsteht. Die verwendeten Kühlmittel sind üblicherweise Öl für die CBN-Scheiben und Wasser oder Öl für Aluminiumoxidscheiben.
In Fig.5 wird das Schneidblatt 12 durch die Bewegung entlang der Z-Achse hin zur Schleifscheibe 2 bewegt und die Schulter 40 des Schneidblatts 12 durch in Kontakt bringen mit der konischen Innenfläche 6 und der bogenförmigen Innenfläche 11 des Schleifprofils 4 geschliffen. Das Blatt 12 wird für die nächsten Schritte zurückgezogen
Der nächste Schritt im Schleifablauf nach Fig.6 ist das Grobschleifen des Endes 46 des Blatts 12. Dies wird durch Zuführen des Blattendes 46 entlang der Z-Achse erreicht, bis die erwünschte Blattendposition mit der Rotationsebene der schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche 8 ausgerichtet ist. Die Schleifscheibe 2 wird anschließend entlang der X-Achse bewegt, wobei das Schleifen stattfindet, während das Blattende 46 quer über die konische Innenfläche 6 geführt wird. Die entfernbare Materialmenge beträgt üblicherweise bis zu etwa 1 mm (0,040 Zoll); wenn mehr Material zu entfernen ist, sollte die Abfolge wiederholt werden.
Fig.7 zeigt den nächsten Schleifschritt, das Grobschleifen des Kantenradius 44. Das Blattende 46 folgt dem Scheibenprofil, während sich das Blatt 12 um die P-Achse hin zur Winkelposition für die nächste Schleifabfolge dreht. Man beachte, daß während der Bewegung der Schleifscheibe 2 entlang der X-Achse das Blatt 12 aufgrund der konischen Oberfläche des Schleifprofils entlang der Z-Achse zugeführt werden muß, um den Kontakt mit der konischen inneren Schleiffläche aufrechtzuerhalten. Die Drehung um die P-Achse bringt das Blatt zur nächsten Schleifabfolge.
Der nächste Schritt im Schleifverfahren ist in Fig.8 dargestellt. Das Blatt12 befindet sich nach beendeter Drehung um die P-Achse im vorigen Schritt nun in einer Position, in der die Schneidseite 42 hergestellt werden kann. Das Blatt wird auf der Z-Achse zugeführt und die Schleifscheibe dann entlang der X-Achse quergeführt, um die Schneidseite 42 zu bilden. Der konische Innenabschnitt 6 des Schleifprofils 4 erzeugt eine aufgerauhte Oberfläche, wobei ein Großteil des Blattmaterials entfernt wird, und die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8 des Schleifprofils 4 erzeugt die fertig bearbeitete Oberfläche im wesentlichen durch Tangentialbewegung quer über die Blattschneidseite 42.
Während der obige Schritt des Bildens der Schneidseite 42 eine geradseitige Oberfläche ergibt, ist zu beachten, daß durch eine Kombination von Bewegungen entlang bzw. um eine beliebige oder alle der Z-, X- und/oder P-Achsen auch nichtgerade Oberflächen entstehen können.
Wenn der Verbindungspunkt zwischen der Schneidseite 42 und dem Kantenradius 44 die Mitte der flachen schmalen Oberfläche auf dem Schleifprofil 4 erreicht, hört das Bilden der Schneidseite 42 auf. Das Blatt 12 wird dann um die P-Achse gedreht, bis das Ende des Blatts 46 parallel zur Rotationsebene der Scheibe 2 steht. In dieser in Fig.9 dargestellten Abfolge entsteht die fertig bearbeitete Oberfläche auf dem Kantenradius 44. Der Kontakt wird mit der schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche 8 des Schleifscheibenprofils 4 während der Blattrotation aufrechterhalten, wobei Bewegungen entlang der Z-Achse und der X-Achse erforderlich sind, um den Kantenradius 44 tangential zur schmalen, im wesentlichen flachen äußeren Schleifoberfläche 8 zu halten.
Sobald das Ende 46 des Blatts 12 parallel zur Rotationsebene der Scheibe 2 steht, erfoigt das Feinschleifen des Blattendes 46, wie dies aus Fig.10 ersichtlich ist. Die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8 des Schleifprofils 4 wird entlang der X-Achse quergeführt, während sie sich in Kontakt mit dem Blattende 46 befindet.
Die letzte Blattoberfläche, die dem Schleifvorgang unterzogen wird, ist die Freiseite 48. Fig.11 zeigt diese Abfolge, worin das Blatt 12 etwa um 180º um die C-Achse gedreht und dann durch Bewegungen der Z-, X- und P-Achse zur erforderlichen Position bewegt wird. Die Schleifscheibe 2 wird dann entlang der X-Achse quergeführt, wobei sowohl die konische Innenfläche 6 als auch die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche 8 des Schleifprofils 4 hintereinander die Freiseite 48 berühren, um in einer Abfolge das Grob- und Feinschleifen durchzuführen.
Aus diesem Beispiel erkennt man, daß auf einem Blatt durch das erfindungsgemäße Verfahren beliebig viele Oberflächen in einem kontinuierlichen Vorgang geschliffen werden. Man sieht auch, daß je nach Oberfläche des von einer Blattfläche berührten Schleifprofils 4 entweder das Grobschleifen und/oder das Feinschleifen durchgeführt werden kann bzw. können. Jede Abfolge an Grob- und Feinschleifschritten ist möglich. Wie aus dem Beispiel ersichtlich, werden das Ende 46 des Blatts und der Kantenradius 44 des Blatts zunächst nur grobgeschliffen, gefolgt vom Grob- und Feinschleifen der Schneidseite 42, der Rückkehr zum Blattende 46 und Kantenradius 44 zum Zweck des Feinschleifens und schließlich dem Grob- und Feinschleifen der Freiseite 48 des Blatts.
Ungeachtet der Abfolge der Schleifschritte ermöglichen es die besondere Form des Schleifscheibenprofils und das erfindungsgemäße Schleifverfahren unter Verwendung des Schleifscheibenprofils, daß im wesentlichen jede Blattoberfläche gebildet werden kann. Die auf die eingegebenen Anweisungen reagierende numerische Computer- Steuerung (CNC) ermöglicht die relative Bewegung der Schleifscheibe 2 und/oder des Schneidblatts 12 entlang einer beliebigen oder aller Achsen, wodurch en querverlaufender Weg definiert wird, um alle erwünschten Blattoberflächen herzustellen.
Das vorliegende Verfahren eignet sich zum Nachschleifen einer beliebigen oder aller Oberflächen im wesentlichen aller Arten von bereits im Einsatz befindlichen Schneidblättern, das dafür sorgt, daß die Oberflächen wieder ihre erforderlichen Konfigurationen erhalten, sowie zum Erstschleifen einer beliebigen oder aller Oberflächen auf im wesentlichen allen Arten von vorgeformten Blättern. Andere Verwendungszwecke sind für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig.
Das Verfahren und die Vorrichtung, wie hierin beschrieben, stellen zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar, doch es ist zu beachten, daß die Erfindung nicht auf die genauen Schritte des Verfahrens oder die Konstruktion der Vorrichtung beschränkt ist, sondern Änderungen vorgenommen werden können.

Claims

1. Verfahren zur Bildung bzw. Herstellung zumindest einer Oberfläche auf einem Schneidblatt, welches Verfahren folgende Schritte umfaßt:

das Vorsehen einer schalenförmigen Schleifscheibe (2) mit einer Rotationsachse, welche Schleifscheibe ein Schleifprofil (4) auf einer Stirnseite davon aufweist, welches Schleifprofil eine bogenförmige innere Schleiffläche (11), eine nach innen gekehrte, konische Innenfläche (6), eine angrenzende, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche (8) und eine bogenförmige äußere Schleiffläche (15) umfaßt, wobei die bogenförmigen Innen- und Außenflächen konvex sind, wenn man sie im Querschnitt durch die Rotationsachse betrachtet,

das abnehmbare Montieren des Schneidblatts in einer Werkstückhalterung (21),

das Drehen der Schleifscheibe (2),

das in Kontakt bringen des Schleifprofils (4) mit dem Schneidblatt,

das Bilden einer Oberfläche auf dem Schneidblatt durch Querführen des Schneidblatts über zumindest eine der bogenförmigen Innenfläche (11), konischen Innenfläche (6), der angrenzenden, schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche (8) und der bogenförmigen Außenfläche (15), wobei die bogenförmige Innenfläche (11), die konische Innenfläche (6) und/oder die bogenförmige Außenfläche (15) eine aufgerauhte Oberfläche erzeugen und die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche (8) eine endbearbeitete Oberfläche auf dem Schneidblatt erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Herstellung durch numerische Computer- Steuerung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 des Bildens zumindest einer Oberfläche auf einem Schneidblatt,

worin das Schneidblatt zumindest einen ersten zu schleifenden Bereich aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Drehen der Schleifscheibe (2),

in Kontakt bringen des Schleifprofils (4) mit dem ersten Bereich des Schneidblatts,

Herstellen zumindest einer aufgerauhten Oberfläche auf dem ersten Bereich, indem der erste Bereich des Schneidblatts quer über zumindest die konische Innenfläche (6) des Schleifprofils geführt wird, wobei das Verfahren weiters die folgenden Schritte umfaßt:

in Kontakt bringen des Schleifprofils mit einem zweiten Bereich des Schneidblatts und

Herstellen zumindest einer aufgerauhten Oberfläche auf dem zweiten Bereich, indem der zweite Bereich des Schneidblatts quer über zumindest die konische Innenfläche des Schleifprofils geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, weiters umfassend das Bilden einer endbearbeiteten Oberfläche auf dem ersten Bereich durch tangentiales in Kontakt bringen der aufgerauhten Oberfläche mit der schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche (8) des Schleifprofils vor dem in Kontakt bringen des zweiten Bereichs.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, weiters umfassend das Bilden endbearbeiteter Oberflächen auf dem ersten und dem zweiten Bereich des Schneidblatts durch tangentiales in Kontakt bringen der aufgerauhten Oberflächen mit der schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche (8) des Schleifprofils (4) nach der Bildung der aufgerauhten Oberflächen auf dem ersten und dem zweiten Bereich.

6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, worin das Herstellen durch numerische Computer-Steuerung erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, worin die Oberfläche auf dem ersten Bereich eine andere Konfiguration als die Oberfläche auf dem zweiten Bereich aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche (8) tangential zur endbearbeiteten Fläche gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Bildung zumindest einer Oberfläche auf einem Schneidblatt mit einer schalenförmigen Schleifscheibe (2), die eine Rotationsachse und ein Schleifprofil (4) aufweist,

worin das Schneidblatt zumindest eine zu schleifende Oberfläche besitzt und abnehmbar in einer an einer Werkstückspindel (23) befestigten Werkstückhalterung (21) montiert ist, und

worin die Schleifscheibe (2) abnehmbar an einer Werkzeugspindel (16) montiert ist, welche Schleifscheibe ein Schleifprofil (4) auf einer Stirnseite davon aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Grob- und das Feinschleifen der zumindest einen Oberfläche des Schneidblatts weiters die folgenden Schritte umfassen:

Vorsehen einer relativen linearen Bewegung in drei zueinander orthogonalen Richtungen zwischen der Schleifscheibe (2) und dem montierten Schneidblatt,

Vorsehen einer Drehbewegung der Schleifscheibe (2) um eine Rotationsachse,

Vorsehen einer Drehbewegung des montierten Schneidblatts um eine Längsachse der Werkstückspindel (23),

Vorsehen einer Winkelbewegung des montierten Schneidblatts oder der Schleifscheibe (2) um eine Schwenkachse,

Drehen der Schleifscheibe (2) um die Rotationsachse,

in Kontakt bringen der konischen Innenfläche (6) des Schleifprofils und eines ersten Bereichs des Schneidblatts,

Herstellen einer ersten aufgerauhten Oberfläche auf dem ersten Bereich des Schneidblatts durch Steuern der relativen linearen Bewegung, der Drehbewegung und der Winkelbewegung, um dadurch einen querverlaufenden Weg des ersten Bereichs über die konische Innenfläche (6) des Schleifprofils (4) zu definieren,

in Kontakt bringen der angrenzenden, schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche (8) des Schleifprofils mit der ersten aufgerauhten Oberfläche,

Bilden einer ersten endbearbeiteten Oberfläche auf der ersten aufgerauhten Oberfläche des Schneidblatts durch Steuern der relativen linearen Bewegung, der Drehbewegung und der Winkelbewegung, um dadurch einen querverlaufenden Weg der ersten aufgerauhten Oberfläche über die angrenzende, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche (8) des Schleifprofils (4) zu definieren.

10. Verfahren nach Anspruch 9, weiters umfassend:

das in Kontakt bringen des Schleifprofils (4) mit einem zweiten Bereich auf dem Schneidblatt vor dem in Kontakt bringen der ersten aufgerauhten Oberfläche,

Herstellen zumindest einer zweiten aufgerauhten Oberfläche auf dem zweiten Bereich des Schneidblatts durch Steuern der relativen linearen Bewegung, der Drehbewegung und der Winkelbewegung, um dadurch einen querverlaufenden Weg des zweiten Bereichs über zumindest die konische Innenfläche (6) des Schleifprofils (4) zu definieren.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, worin die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche unterschiedliche Konfigurationen aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, worin die lineare Bewegung, die Drehbewegung und die Winkelbewegung numerisch Computer-gesteuert werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, worin die schmale, im wesentlichen flache Außenfläche (8) tangential zur endbearbeiteten Oberfläche gehalten wird.

14. Schalenförmige Schleifscheibe (2) zum Abschleifen von Material von einem Werkstück, welche Schleifscheibe eine Rotationsachse aufweist und folgendes umfaßt:

ein Schleifprofil (4) auf einer Stirnseite der Schleifscheibe, wodurch das Grob- und das Feinschleifen durch das Schleifprofil durchgeführt werden können,

wobei das Schleifprofil (4) eine nach innen gekehrte, konische innere Schleiffläche (6) und eine angrenzende, schmale, im wesentlichen flache äußere Schleiffläche (8) umfaßt, wobei die konische Innenfläche (6) in einem Winkel (10) in bezug auf de angrenzende, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifprofil (4) weiters eine bogenförmige innere Schleiffläche (11) und eine bogenförmige äußere Schleiffläche (15) umfaßt, wobei die innere und die äußere bogenförmige Oberfläche konvex sind, wenn man sie in einem Querschnitt durch die Rotationsachse betrachtet.

15. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin das Schleifprofil ein kubisches Bornitrid umfaßt.

16. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin das Schleifprofil Aluminiumoxid umfaßt.

17. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin der Winkel (10) etwa 4º bis 12º beträgt.

18. Schleifscheibe nach Anspruch 17, worin der Winkel (10) etwa 5º bis 8º beträgt.

19. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin die konische Innenfläche (6) eine Länge von etwa 1 cm (0,40 Zoll) besitzt.

20. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin die angrenzende, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche (8) eine Länge von bis zu 0,125 cm (0,050 Zoll) besitzt.

21. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin die angrenzende, schmale, im wesentlichen flache Außenfläche (8) eine Länge von etwa 0,075 cm (0,030 Zoll) bis etwa 0,1 cm (0,040 Zoll) besitzt.

22. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin die konische Innenfläche (6) Schleifmaterialkörner umfaßt, die gröber als die Körner der angrenzenden, schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche sind.

23. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin die bogenförmige Innenfläche (11), die konische Innenfläche (6) und die bogenförmige Außenfläche (15) Schleifmaterialkörner aufweisen, die gröber als die Körner der angrenzenden, schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche (8) sind.

24. Schleifscheibe nach Anspruch 14, worin die bogenförmige Innenfläche (11) und die konische Innenfläche (6) Schleifmaterialkörner umfassen, die gröber als die Körner der angrenzenden, schmalen, im wesentlichen flachen Außenfläche (8) und der bogenförmigen Außenfläche (15) sind.