EP0151914A1

EP0151914A1 - Device for dressing a metal-bonded grinding wheel

Info

Publication number: EP0151914A1
Application number: EP84890255A
Authority: EP
Inventors: Franz Roitner
Original assignee: Miba Sintermetall GmbH
Current assignee: Miba Sintermetall GmbH
Priority date: 1984-01-02
Filing date: 1984-12-24
Publication date: 1985-08-21

Abstract

A device for dressing a metal-bonded grinding wheel (10) has a dressing tool for the grinding wheel (10) mounted in a grinding head (7) of a grinding machine on the grinding spindle (9). So that the grinding wheels (10) can be dressed while achieving an advantageous cutting behaviour and without particular complexity as regards the dressing, the dressing tool consists of a tool electrode (2) of an electrodischarge machining device on whose workpiece-holding fixture (3) the grinding head (7) with the grinding wheel (10) as workpiece electrode can be clamped. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abrichten einer metallisch gebundenen Schleifscheibe mit einem Abrichtwerkzeug für die in einem Schleifkopf einer Schleifmaschine auf der Schleifspindel gelagerte Schleifscheibe.The invention relates to a device for dressing a metal-bonded grinding wheel with a dressing tool for the grinding wheel mounted on the grinding spindle in a grinding head of a grinding machine.

Um hohen Genauigkeitsanforderungen beim Schleifen von Werkstücken genügen zu können, müssen die zum Einsatz kommenden Schleifscheiben unter Einhaltung sehr enger Toleranzen abgerichtet werden. Zu diesem Zweck sind die üblichen Abrichtvorrichtungen auf dem Arbeitstisch der Schleifmaschine aufgespannt und werden mechanisch oder hydraulisch gegen das Schleifwerkzeug zugestellt. Die Abrichtwerkzeuge, die bei hohen Anforderungen aus Abrichtdiamanten gebildet werden, sind in einer möglichst steifen Vorrichtung je nach Art und Konstruktion der Schleifmaschine unterschiedlich befestigt. In den meisten Fällen sind die Abrichtvorrichtungen schwenkbar gelagert, um sie in Eingriff mit der Schleifscheibe oder aus deren Arbeitsbereich zu bringen. Die Aufspannung der Abrichtvorrichtung auf dem Arbeitstisch der Schleifmaschine hat den Vorteil, daß die Schleifscheibe in der Werkzeugaufnahme des Schleifkopfes der Schleifmaschine verbleiben kann, so daß keine Fehler durch ein sonst notwendiges Umspannen der Schleifscheibe auftreten können.In order to meet high accuracy requirements when grinding workpieces, the grinding wheels used must be dressed in compliance with very tight tolerances. For this purpose, the usual dressing devices are clamped on the work table of the grinding machine and are mechanically or hydraulically fed against the grinding tool. The dressing tools, which are formed from dressing diamonds when the requirements are high, are fastened differently in a device that is as rigid as possible, depending on the type and design of the grinding machine. In most cases, the dressers are pivoted to engage the grinding wheel or out of its working area. Clamping the dressing device on the work table of the grinding machine has the advantage that the grinding wheel can remain in the tool holder of the grinding head of the grinding machine, so that no errors can occur due to the grinding wheel having to be reclamped otherwise.

Die Standzeit einer abgerichteten Schleifscheibe hängt von deren Verschleißfestigkeit ab, was für hohe Standzeiten eine matallische Bindung erfordert. Die Verschleißfestigkeit bestimmt wiederum die für ein Abrichten erforderliche Richtarbeit, so daß die angestrebten hohen Standzeiten zwangsläufig den Nachteil zeit- und materialaufwendiger Richtarbeiten mit sich bringen. Dazu kommt noch, daß nach dem mechanischen Abrichten der Schleifscheiben das Schleifkorn nicht in einem gewünschten Maß freigelegt ist und daher die Schneidfähigkeit der Schleifscheibe vergleichsweise niedrig bleibt.The service life of a dressed grinding wheel depends on its wear resistance, which requires a metallic bond for long service life. The wear resistance in turn determines the straightening required for dressing work, so that the desired long tool life necessarily brings with it the disadvantage of time-consuming and material-intensive straightening work. In addition, after the mechanical dressing of the grinding wheels, the abrasive grain is not exposed to the desired extent and therefore the cutting ability of the grinding wheel remains comparatively low.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Abrichtvorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe metallisch gebundene Schleifscheiben hoher Verschleißfestigkeit ohne besonderen Richtaufwand abgerichtet werden können, und zwar unter Erzielung eines vorteilhaften Schneidverhaltens der abgerichteten Schleifscheibe.The invention is therefore based on the object of avoiding these disadvantages and of providing a dressing device, with the aid of which metal-bonded grinding wheels of high wear resistance can be dressed without any particular straightening effort, while achieving an advantageous cutting behavior of the dressed grinding wheel.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß das Abrichtwerkzeug aus einer Werkzeugelektrode einer Funkenerosionseinrichtung besteht, auf deren Werkstückträger der Schleifkopf mit der Schleifscheibe als Werkstückelektrode aufspannbar ist.The invention solves this problem in that the dressing tool consists of a tool electrode of a spark erosion device, on the workpiece carrier of which the grinding head can be clamped with the grinding wheel as the workpiece electrode.

Durch das funkenerosive Abrichten der Schleifscheibe wird die Richtarbeit auch für Schleifscheiben hoher Verschleißfestigkeit auf ein Minimum beschränkt, ohne Einbußen bezüglich der Genauigkeit in Kauf nehmen zu müssen. Außerdem ist die Abrichtzeit gegenüber den herkömmlichen Abrichtverfahren bei vergleichbaren Toleranzbereichen um eine Größenordnung kürzer. Die Funkenerosion erlaubt nämlich einen vergleichsweise hohen Abtrag des metallischen Bindemittels, wobei das Schleifmittel, im allgemeinen Bohrnitrid oder Diamantkorn, in überraschender Weise unangegriffen bleibt. Die im Randbereich der elektrisch nicht leitenden Schleif mittelkörner auftretenden höheren Feldstärken bewirken nämlich auf Grund der höheren Stromstärken bei der Funkenentladung örtliche Temperaturspitzen, die ein Herausbrennen von kraterförmigen Mulden aus dem metallischen Bindemittel um die Schleifmittelkörner zur Folge haben, die Gitterstruktur des Schleifmittels aber unberührt lassen. Die entstehenden muldenförmigen Krater um die Schleifmittelkörner stellen eine verbesserte Spanabfuhr sicher und erhöhen damit die Schneidfähigkeit der Schleifscheiben erheblich, so daß durch das funkenerosive Abrichten alle Nachteile des herkömmlichen mechanischen Abrichtens überwunden werden können. In diesem Zusammenhang muß zusätzlich bedacht werden, daß die durch die funkenerosive Bearbeitung der Schleifscheiben um die Schleifmittelkörner entstehenden Krater eine solche Tiefe aufweisen können, daß sie während der von der verschleißbedingten Durchmesserabnahme abhängigen, gesamten nutzbaren Lebensdauer eines Schleifscheibenprofils ihre auf die Schneidleistung vorteilhafte Wirkung beibehalten.Due to the spark erosion dressing of the grinding wheel, straightening work for grinding wheels with high wear resistance is kept to a minimum without having to accept losses in accuracy. The dressing time is also an order of magnitude shorter than that of conventional dressing methods with comparable tolerance ranges. Spark erosion allows a comparatively high removal of the metallic binder, the abrasive, in general drilling nitride or diamond grain, surprisingly remaining unaffected. The higher field strengths occurring in the edge region of the electrically non-conductive abrasive grains cause local temperature peaks due to the higher current intensities during spark discharge, which result in crater-shaped troughs burning out of the metallic binder around the abrasive grains, but leave the lattice structure of the abrasive unaffected. The emerging mul The shaped craters around the abrasive grains ensure improved chip evacuation and thus significantly increase the cutting ability of the grinding wheels, so that all the disadvantages of conventional mechanical dressing can be overcome by EDM dressing. In this context, it must also be taken into account that the craters created by the electrical discharge machining of the grinding wheels around the abrasive grains can have such a depth that they maintain their beneficial effect on the cutting performance during the entire useful life of a grinding wheel profile, which is dependent on the wear-related diameter decrease.

Die elektroerosive Bearbeitung der Schleifscheiben bedingt allerdings ein Abrichten außerhalb der Schleifmaschine, was den Ausbau der Schleifscheibe notwendig macht. Um die mit einem Umspannen der Schleifscheibe verbundenen Fehler zu vermeiden, wird erfindungsgemäß nicht die Schleifscheibe für sich, sondern zusammen mit dem Schleifkopf, also mit der Schleifspindel und gegebenenfalls dem Spindelantrieb, in die Funkenerosionseinrichtung eingespannt, so daß trotz des Schleifscheibenausbaus ein Umspannen der Schleifscheibe entfallen kann. Die genaue Bearbeitung der Schleifscheibe in der Funkenerosionseinrichtung kann folglich nicht durch Umspannungenauigkeiten beeinträchtigt werden. Die Strombelastung der Schleifscheibenspindel und deren Lager führt zu keinen unzulässigen Schäden dieser Konstruktionsteile.However, the electro-erosive machining of the grinding wheels requires dressing outside the grinding machine, which makes it necessary to remove the grinding wheel. In order to avoid the errors associated with reclamping the grinding wheel, the grinding wheel is not clamped according to the invention, but rather together with the grinding head, i.e. with the grinding spindle and possibly the spindle drive, into the spark erosion device, so that reclamping of the grinding wheel is not necessary despite the grinding wheel expansion can. The precise machining of the grinding wheel in the spark erosion device can therefore not be impaired by inaccuracies in the loop. The current load on the grinding wheel spindle and its bearings does not lead to inadmissible damage to these structural parts.

Soll eine solche Strombelastung des Schleifkopfes vermieden werden, so kann die abzurichtende Schleifscheibe mit Hilfe von Schleifringen elektrisch an die Funkenerosionseinrichtung angeschlossen werden. Eine solche Maßnahme ist jedoch im allgemeinen nicht erforderlich, insbesondere wenn für das funkenerosive Abrichten der Schleifscheibe ältere Lager für die Schleifspindel zum Einsatz kommen, die vor dem Einsetzen des Schleifkopfes mit der abgerichteten Schleifscheibe in die Schleifmaschine durch andere Lager ausgewechselt werden. Dieser Lagerwechsel kann innerhalb der vorgegebenen Toleranzbereiche durchgeführt werden und beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit des funkenerosiven Abrichtens der Schleifscheiben kaum.If such a current load on the grinding head is to be avoided, the grinding wheel to be dressed can be electrically connected to the spark erosion device with the aid of slip rings. However, such a measure is generally not necessary, in particular if older bearings for the grinding spindle are used for the EDM dressing of the grinding wheel and are replaced by other bearings before the grinding head is inserted into the grinding machine with the dressed grinding wheel. This change of bearings can take place within the given tolerance ranges are carried out and hardly affects the economy of the EDM dressing of the grinding wheels.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abrichten einer metallisch gebundenen Schleifscheibe in einer schematischen, zum Teil aufgerissenen Seitenansicht gezeigt.In the drawing, the subject matter of the invention is shown in an exemplary embodiment, namely a device according to the invention for dressing a metal-bonded grinding wheel is shown in a schematic, partially torn side view.

Die dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Funkenerosionseinrichtung, die eine auf einem Tisch 1 aufgespannte Werkzeugelektrode 2 und einen Werkstückträger 3 aufweist, der zur Positionierung des zu bearbeitenden Werkstückes mit zwei im Querschnitt keilförmigen, senkrecht stehenden Spannleisten 4 versehen ist, die mit gegengleichen Keilnuten 5 eines Zwischenstückes 6 zusammenwirken, an das der Schleifkopf 7 einer üblichen Koordinatenschleifmaschine angeflanscht ist, so daß der Schleifkopf 7 über das Zwischenstück 6 problemlos in den Werkstückträger 3 der Funkenerosionseinrichtung eingesetzt werden kann.The device shown essentially consists of a spark erosion device, which has a tool electrode 2 clamped on a table 1 and a workpiece holder 3, which is provided with two vertically wedge-shaped, vertical clamping strips 4 for positioning the workpiece to be machined, which are provided with opposing splines 5 of an intermediate piece 6 cooperate, to which the grinding head 7 of a conventional coordinate grinding machine is flanged, so that the grinding head 7 can be inserted via the intermediate piece 6 into the workpiece carrier 3 of the spark erosion device without any problems.

Der Schleifkopf 7 besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einer Halterung 8 für die Schleifspindel 9, auf der die abzurichtende Schleifscheibe 10 sitzt. Zur Befestigung der Schleifscheibe 10 auf der Schleifspindel 9 dient eine Gegenmutter 11. Die Schleifspindel 9 wird durch einen Motor 12 angetrieben, mit dessen Abtriebswelle eine Riemenscheibe 13 verbunden ist, deren Riemen 14 die Schleifspindel 9 treibt. Die Schleifscheibe 10 kann folglich über den Motor 12 des Schleifkopfes 7 auch während der elektroerosiven Bearbeitung gedreht werden, so daß Fremdantriebe entfallen können.According to the exemplary embodiment, the grinding head 7 consists of a holder 8 for the grinding spindle 9, on which the grinding wheel 10 to be dressed is seated. A counter nut 11 is used to fasten the grinding wheel 10 to the grinding spindle 9. The grinding spindle 9 is driven by a motor 12, to the output shaft of which a pulley 13 is connected, the belt 14 of which drives the grinding spindle 9. The grinding wheel 10 can thus be rotated via the motor 12 of the grinding head 7 even during the electroerosive machining, so that external drives can be omitted.

Zum Abrichten der Schleifscheibe 10 wird sie zunächst gegenüber der das Abrichtwerkzeug bildenden Werkzeugelektrode 2 ausgerichtet, was über die nicht gezeichnete Stelleinrichtung für den Tisch 1 durchgeführt werden kann. Danach wird der Schleifkopf 7 über den Werkstückträger 3 zugestellt und die Funkenerosionseinrichtung bei laufendem Motor 12 des Schleifkopfes 7 in Betrieb genommen. Über die elektrischen Anschlüsse 15 und 16 werden die Werkzeugelektrode 2 und die durch die Schleifscheibe 10 gebildete Werkstückelektrode unter Spannung gesetzt, so daß zwischen den Elektroden eine Funkenentladung stattfinden kann, die durch örtliche Aufschmelzungen und Schmelzkrater einen Materialabtrag des metallischen Bindemittels der Schleifscheibe 10 bewirkt, und zwar entsprechend der Profilform der Werkzeugelektrode 2. Der Vorgang erfolgt in einem flüssigen Dielektrikum 17, das die Aufgabe hat, durch Einschnürung des Entladekanals die Energiedichte zu erhöhen, Werkzeug und Werkstück zu kühlen und das abgetragene Material abzuführen.To dress the grinding wheel 10, it is first aligned with the tool electrode 2 forming the dressing tool, which can be carried out for the table 1 by means of the adjusting device (not shown). Then the grinding head 7 is fed over the workpiece carrier 3 and the spark erosion device is put into operation with the motor 12 of the grinding head 7 running. Via the electrical connections 15 and 16, the tool electrode 2 and the workpiece electrode formed by the grinding wheel 10 are put under voltage, so that a spark discharge can take place between the electrodes, which causes material removal of the metallic binder of the grinding wheel 10 by local melting and melting craters, and to be precise according to the profile shape of the tool electrode 2. The process takes place in a liquid dielectric 17, which has the task of increasing the energy density by constricting the discharge channel, cooling the tool and workpiece, and removing the removed material.

Wie sich aus der Zeichnung unmittelbar ergibt, erfolgt die Stromzuführung zur Werkstückelektrode, also zur Schleifscheibe 10, über die Halterung 8 des Schleifkopfes 7, so daß die Schleifspindel 9 und deren Lager 18 einer entsprechenden Strombelastung ausgesetzt sind. Diese Strombelastung führt jedoch im allgemeinen nicht zu unzulässigen Schäden der Lager bzw. der Spindel. Um jeden störenden Einfluß der Strombelastung und der Verunreinigungen des Dielektrikums 17 auf die Lager 18 auszuschließen, können die Lager 18 nach dem Abrichten der Schleifscheibe 10 ersetzt werden, wobei die für das Abrichten eingesetzten Lager für diesen Zweck mehrmals Verwendung finden können, da an sie keine besonders hohen Belastungsanforderungen gestellt werden. Sie müssen lediglich die erforderliche Laufgenauigkeit für die Schleifspindel 9 gewährleisten.As can be seen directly from the drawing, the power supply to the workpiece electrode, ie to the grinding wheel 10, takes place via the holder 8 of the grinding head 7, so that the grinding spindle 9 and its bearing 18 are exposed to a corresponding current load. However, this current load generally does not lead to inadmissible damage to the bearings or the spindle. In order to exclude any disruptive influence of the current load and the contamination of the dielectric 17 on the bearings 18, the bearings 18 can be replaced after the dressing of the grinding wheel 10, the bearings used for the dressing being able to be used several times for this purpose, since none of them particularly high load requirements are made. You only have to ensure the required running accuracy for the grinding spindle 9.

Nach dem Abrichten der Schleifscheibe 10 wird der Schleifkopf 7 vom Träger 3 der Funkenerosionseinrichtung abgenommen und vom Zwischenstück 6 gelöst, um wieder in die Schleifmaschine eingesetzt werden zu können. Die Ausrichtung der Schleifscheibe 10 innerhalb des Schleifkopfes 7 wurde während des Abrichtens nicht geändert, was das lagerichtige Einsetzen in die Schleifmaschine problemlos macht.After the grinding wheel 10 has been dressed, the grinding head 7 is removed from the support 3 of the spark erosion device and detached from the intermediate piece 6 so that it can be reinserted into the grinding machine. The orientation of the grinding wheel 10 within the grinding head 7 was not changed during the dressing, which makes the correct insertion into the grinding machine without problems.

Claims

_1st Device for dressing a metal-bonded grinding wheel (10) with a dressing tool for the grinding wheel (10) mounted on the grinding spindle (9) in a grinding head (7) of a grinding machine, characterized in that the dressing tool consists of a tool electrode (2) of a spark erosion device , on the workpiece carrier (3) of which the grinding head (7) can be clamped with the grinding wheel (10) as the workpiece electrode.

2. Device according to claim 1, characterized in that the grinding wheel (10) is electrically connected to the spark erosion device with the aid of slip rings.