EP0293673B1 - Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Schleifen von Werkstücken mittels elektrisch leitfähiger Schleifwerkzeuge - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum mechanischen Schleifen von Werkstücken mittels elektrisch leitfähiger Schleifwerkzeuge Download PDF

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EP0293673B1
EP0293673B1 EP88107984A EP88107984A EP0293673B1 EP 0293673 B1 EP0293673 B1 EP 0293673B1 EP 88107984 A EP88107984 A EP 88107984A EP 88107984 A EP88107984 A EP 88107984A EP 0293673 B1 EP0293673 B1 EP 0293673B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spark
grinding
workpiece
tool
current
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP88107984A
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English (en)
French (fr)
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EP0293673A3 (en
EP0293673A2 (de
Inventor
Horst Lach
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LACH-SPEZIAL-WERKZEUGE GmbH
Original Assignee
LACH-SPEZIAL-WERKZEUGE GmbH
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Publication date
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Publication of EP0293673A2 publication Critical patent/EP0293673A2/de
Publication of EP0293673A3 publication Critical patent/EP0293673A3/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/22—Equipment for exact control of the position of the grinding tool or work at the start of the grinding operation

Definitions

  • the invention relates to a method for the mechanical grinding of workpieces, wherein the grinding tool is probed against the workpiece or a measuring probe by applying an electrical spark voltage between them and the test position being determined by the spark current, and then from this touch position certain infeed and / or feed movements for the mechanical grinding process are carried out, as well as a device for carrying out such a method.
  • the grinding tool In mechanical grinding processes with which the present invention is concerned, the grinding tool has normally been moved from the operator to the point of contact with the workpiece, ie when the position of the surface to be ground in space and / or the grinding wheel diameter are not precisely specified it is touched, and then the intended infeed and feed movements are carried out according to a specific control program.
  • the probing is thus manually controlled, with the operator depending on the noise that occurs when touch is made and the extent of the formation of grinding sparks.
  • a large number of differently worn tool cutting edges are to be reground in a clamping of a workpiece or a group of workpieces, For example, the teeth of a saw blade, the cutting edges of a milling cutter or a number of turning tools inserted together in a clamping device must be manually touched again before each cutting edge is re-sharpened. You cannot automatically edit all cutting edges one after the other. The same applies to grinding processes in the manufacturing process if the prefabricated workpieces have different starting dimensions, there are differences in workpiece clamping or the grinding wheel diameter is not constantly checked.
  • spark gap the necessary distance to the workpiece for the contactless spark-erosive removal of the electrically conductive material.
  • spark erosion processes there is initially no intentional contact with mainly mechanical material removal.
  • the invention is based on the method described in DE-A1-24 22 940 and the corresponding device. According to this, it is known to embed conductors insulated at the wheel periphery in a grinding wheel made of electrically non-conductive material and to apply such a high voltage between them and the workpiece that when the grinding wheel approaches the workpiece in rapid traverse, a spark discharge occurs at a predetermined distance, which can be used to switch off the tool infeed or to switch from rapid traverse to creep speed, which can be deactivated in the same way after the high voltage has been reduced to a lower voltage.
  • the known control method is not a probing that takes place during a certain period of time, which follows the described manual probing after the noise that increasingly occurs when touching begins and corresponds to the extent of the formation of grinding sparks, but to a sudden shutdown of the delivery as soon as a spark discharge occurs at a certain distance.
  • the distance must be dimensioned according to the caster due to inertia. Only after switching off does the uncontrolled pressure of the grinding tool against the workpiece occur.
  • inaccuracies are unavoidable, because even a punctiform geometric irregularity or a drop of water are sufficient to trigger the spark discharge and thus the cut-off of the infeed prematurely.
  • a major disadvantage of the known device is that a complex distance measuring device and switching device are used solely for the purpose will switch off the feed movement of the mechanical grinding tool at a certain distance from the workpiece.
  • the object of the invention is to improve the mechanical grinding method mentioned at the outset in such a way that it can be carried out very precisely in a simple manner in connection with a spark erosion or erosion grinding process.
  • the above object is achieved in that an existing grinding tool made of electrically conductive material is used, the workpiece is machined in the same setting first with a first tool spark erosion or erosion grinding and then with a grinding wheel brought into the contact position by means of spark current, the spark current for probing is generated by the spark generator used in the EDM or EDM grinding of the workpiece with the associated control circuit, and after probing for the subsequent grinding process the spark voltage is switched off or set to such a value that essentially mechanical material removal occurs.
  • the control circuit with spark generator previously used in another removal method for another purpose, namely distance control during electroerosive processing, being used with advantage.
  • the spark generator does not need to demand a working current for material removal, since the spark current only serves to control a certain contact position while the material is being removed essentially mechanically.
  • the electrically non-conductive grain of the grinding wheel also ensures a certain distance between the workpiece and the metallic matrix of the grinding wheel during the contact and the mechanical removal of electrically conductive material of a workpiece, so that according to the invention there is also the possibility of continuing after the electrically controlled probing to allow a spark voltage to be applied between the tool and the workpiece and, depending on a weak spark current, which is of no importance for metal removal, to continuously regulate a specific contact position of the grinding wheel for mechanical removal of the electrically conductive material of the workpiece.
  • one of the surfaces can be touched by means of a spark current before and / or after grinding, and the other surfaces can be corresponding to this touch position ground or infeed movements to compensate for grinding wheel wear.
  • a model surface or a sensor can be touched with the grinding tool and used as a reference for all surfaces to be ground.
  • a device for carrying out the method according to the invention consists of a grinding tool which can be driven in rotation, a workpiece clamping device and a controllable movement drive for changing the relative position between the grinding tool and workpiece, the grinding tool and the workpiece or a sensor being connected to a spark generator and the movement drive when probing is controlled by a control circuit influenced by the spark current, and is characterized in that the grinding tool and a spark-erosive tool can be used in the same workpiece clamping, the grinding tool consists of an electrically conductive material, the spark generator and the control circuit are connected to the spark-erosive tool and the controllable movement drive is controlled during the mechanical grinding process by a program memory and / or a spark current which is only dimensioned as a control current.
  • the new device can be implemented in a particularly simple and cost-effective manner in that both tools are rotatingly drivable tools arranged on the same drive shaft.
  • the drawing schematically shows a workpiece 10, e.g. a saw blade which is clamped on a cross slide 12 and can thus be moved in the direction of two mutually perpendicular coordinates x and y.
  • a rotary drive 14, whose angle of rotation ⁇ can be controlled, is used for adjusting the angle of rotation or for advancing the saw blade from one cutting edge to be machined to the next.
  • the tool 16 is a disk which can be driven in rotation, for example made of graphite, copper or another electrically conductive material, if appropriate also with enclosed abrasive grains made of electrically non-conductive material, for example diamond grain.
  • This tool is used to machine the saw blade 10 or another workpiece, for example a milling cutter to be machined on its cutting edges, which may be made of hard metal or polycrystalline diamond, for example, or another similar tool.
  • the second tool 18 is an electrically conductive, i.e. e.g. metal-bonded grinding wheel with diamond grit, for example. Both tools 16 and 18 are seated on the same drive shaft 20 and can be moved by a tool slide 22 in the direction of a z coordinate perpendicular to the x and y coordinates. In addition, the angular velocity ⁇ of the shaft 20 driven by a drive motor 24 can be controlled.
  • a spark generator 26 is connected via lines 28 and 30 to the workpiece 10 and the respective tool 16 and 18, respectively.
  • a dielectric is flushed in between the workpiece 10 and the respective tool 16 or 18, so that they are insulated from one another and can jump sparks between them if the erosion tool 16 is in the working position with the intermediate distance of the spark gap required for spark erosion or when touching the workpiece 10 with the grinding tool 18.
  • the infeeds, feed movements and setpoint settings provided in the individual case can be carried out.
  • the specifications for the control circuit can be entered into the control circuit either manually using a keyboard (not shown) or through a program memory 34. This can then have the cross slide 12 execute a movement in the direction of the x coordinate via a line 36 and a signal converter 38, which, for example, influences the spark gap between workpiece 10 and tool 16.
  • the changes in the electrical voltage Us at the spark gap can be tapped via a measuring device 40 and, alternatively or at the same time, a gap current change Is can be tapped via a measuring device 42 and fed to the control circuit 32 for evaluation.
  • a step-by-step can be set Capacity 44 available, as is known from metalworking, to make adjustments.
  • the infeed of the tool can be regulated depending on the current Is measured at 42.
  • the value proportional to a current to the size of the spark gap can be fed to a comparator, in which a comparison is made with an adjustable setpoint.
  • the movement of the cross slide 12 in the direction of the y coordinate is controlled via a control line 46 and a signal converter 48. This can e.g. a reciprocating movement of the workpiece when machining straight cutting edges.
  • the extent of the to-and-fro movement can be predetermined by the program memory 34 or by a simple reversal by means of limit switches.
  • the tool slide 22 is controlled in the direction of the z coordinate via a line 50 and a signal converter 52 in order to e.g. make a height adjustment of the tool 16 or 18.
  • the speed of the drive motor 24 is controlled by the control circuit 32 via a control line 54 and a signal converter 56.
  • a corresponding signal is sent from the control circuit 32 via a control line 58 and a signal converter 60 to the rotary drive 14 of the workpiece 10 .
  • the rotary drive 14 can also be a constantly rotating motor if a workpiece is to be machined as a rotating body while rotating about its axis during machining.
  • the device shown in the drawing is fundamentally suitable for processing metallic workpieces, especially for the manufacture and regrinding of tools, in particular with very hard cutting edges, for example made of polycrystalline material.
  • the cutting edges of the workpiece can first be machined using the tool 16 by spark erosion or by erosion grinding.
  • the surfaces that are still relatively rough in this machining process can then be finished in the same clamping of the workpiece 10 and with the aid of the same control circuit by means of the grinding tool 18. It is possible to either process tooth by tooth or edge by edge of the workpiece 10 in succession first with the eroding tool 16 and then with the grinding tool 18, or first all teeth or cutting with the eroding tool 16 and then again all teeth or cutting one after the other with the grinding tool 18.
  • the spark current Is unlike in the previous eroding process, is no longer used to remove material, but only to control the relative position between the workpiece 10 and the grinding tool 18.
  • the workpiece 10 can thus be moved quickly and automatically very precisely up to a specific distance or until the abrasive grains come into contact with the grinding tool 18 - or conversely, the workpiece 10 - in order to touch it.
  • the desired starting position for the grinding process can be set very precisely in the manner described, because each spark gap between the tool and the workpiece is a specific one even in the case of the electrically conductive grinding tool 18 Spark current Is is assigned, the value of which is passed to the control circuit 32 and is compared there with a specific target value for the starting position or contact position. Even during the mechanical During the grinding process by means of the grinding wheel 18, the spark voltage Us can be maintained in order to generate a spark current Is to the extent of a measuring or control current and in this way to control the mechanical grinding contact between the grinding wheel 18 and the workpiece 10. The eroding effect of the sparks is kept to a minimum in this processing step in order not to impair the smoothing effect of the mechanical grinding process.
  • the method according to the invention can also be used in conjunction with a control of the grinding wheel feed as a function of the torque or the rotational speed influenced thereby.
  • a control of the grinding wheel feed as a function of the torque or the rotational speed influenced thereby.
  • Such a control ensures that whenever the pressure of the grinding wheel against the workpiece becomes too great, the grinding wheel is withdrawn from the workpiece. Then the workpiece is approached again.
  • the invention opens up the possibility that when the grinding wheel is withdrawn from the workpiece, the electrical voltage between these two parts is switched on and the spark current is measured. This then becomes smaller as the distance between the grinding wheel and the workpiece increases, and at a certain limit value for the spark current, the retraction movement of the grinding wheel is stopped and switched back to feed. Then the spark voltage can be switched off again until the next time the grinding wheel presses too hard against the workpiece, its speed drops below a certain limit and it therefore has to be withdrawn again from the workpiece.
  • the method described last shows that the inventive touching of the grinding wheel to the workpiece by means of a spark current can take place not only when approaching but also during a retraction movement.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mechanischen Schleifen von Werkstücken, wobei ein Antasten des Schleifwerkzeugs an das Werkstück oder einen Meßfühler erfolgt, indem zwischen ihnen eine elektrische Funkenspannung angelegt und die Teststellung durch den Funkenstrom bestimmt wird, und anschließend von dieser Taststellung aus bestimmte Zustell-  und/oder Vorschubbewegungen für den mechanischen Schleifvorgang ausgeführt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
  • Bei mechanischen Schleifverfahren, mit denen sich die vorliegende Erfindung befaßt, wird bisher normalerweise, wenn die Lage der zu schleifenden Fläche im Raum und/oder der Schleifscheibendurchmesser nicht genau vorgegeben sind, das Schleifwerkzeug von der Bedienungsperson bis gerade zur Berührung an das Werkstück herangefahren, d.h. es wird angetastet, und anschließend werden die vorgesehenen Zustell- und Vorschubbewegungen nach einem bestimmten Steuerprogramm ausgeführt. Das Antasten erfolgt somit manuell gesteuert, wobei sich die Bedienungsperson nach dem bei einsetzender Berührung entstehenden Geräusch und dem Ausmaß der Bildung von Schleiffunken richtet. Sind z.B. in einer Aufspannung eines Werkstücks oder einer Gruppe von Werkstücken eine Vielzahl von unterschiedlich abgenutzten Werkzeugschneiden nachzuschleifen, z.B. die Zähne eines Sägeblatts, die Schneiden eines Fräsers oder einer Anzahl von gemeinsam in eine Spannvorrichtung eingesetzten Drehmeißeln, muß vor Beginn des Nachschleifens einer jeden Schneide erneut manuell angetastet werden. Man kann nicht alle Schneiden hintereinander automatisch bearbeiten. Gleiches gilt für Schleifverfahren im Fertigungsprozeß, wenn die vorgefertigten Werkstücke unterschiedliche Ausgangsmaße haben, Unterschiede bei der Werkstückeinspannung auftreten oder der Schleifscheibendurchmesser nicht ständig kontrolliert wird.
  • Bei elektroerosiven Bearbeitungsverfahren, auch dem sogenannten Funkenschleifen bzw. Erodierschleifen gemäß z.B. EP-A1-0076 997 , bei dem der Materialabtrag im wesentlichen berührungslos durch die zwischen Werkzeug und Werkstück überschlagenden Funken erfolgt, wird mindestens am Anfang mit einem bestimmten Funkenspalt gearbeitet, dessen Einhaltung in Abhängigkeit vom Funkenstrom geregelt wird. Selbst wenn bei Werkstücken, die elektrisch nichtleitende Materialien, z.B. Diamant, in einer elektrisch leitenden metallischen Matrix enthalten, auch ein mechanischer Abtrag der elektrisch nichtleitenden Bestandteile stattfindet, so geschieht dies erst nach funkenerosivem Abtrag der metallischen Matrix, bei dem die elektrisch nichtleitenden Bestandteile weitgehend freigelegt werden, so daß sie von dem funkenerosiv wirkenden Werkzeug leicht abgeschlagen werden können. Die in Abhängigkeit vom Funkenstrom gesteuerte Steuerschaltung hat also bisher prinzipiell die Funktion, von Anfang an für den zum berührungslosen funkenerosiven Abtrag des elektrisch leitenden Materials notwendigen Abstand (= Funkenspalt) zum Werkstück zu sorgen. Eine anfänglich absichtlich herbeigeführte Berührung mit weiterhin hauptsächlich mechanischem Materialabtrag gibt es bei Funkenerosionsverfahren nicht.
  • Die Erfindung geht von dem in der DE-A1-24 22 940 beschriebenen Verfahren und der entsprechenden Vorrichtung aus. Danach ist es bekannt, in eine aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Schleifscheibe isolierte, am Scheibenumfang mündende Leiter einzubetten und zwischen diesen und dem Werkstück eine solche Hochspannung anzulegen, daß bei Annäherung der Schleifscheibe an das Werkstück im Eilgang bei einem vorbestimmten Abstand eine Funkenentladung erfolgt, durch welche die Werkzeugzustellung abschaltbar oder vom Eilgang auf einen Schleichgang umschaltbar ist, der nach Reduzierung der Hochspannung auf eine niedrigere Spannung auf dieselbe Weise abschaltbar ist.
  • Abgesehen davon, daß die Einbettung von Kabeln in Schleifscheiben deren Festigkeit und Haltbarkeit bei hohen Drehzahlen gefährdet, handelt es sich bei dem bekannten Steuerungsverfahren nicht um ein während einer bestimmten Zeitdauer kontrolliert stattfindendes Antasten, welches dem geschilderten manuellen Antasten nach dem bei einsetzender Berührung zunehmend entstehendem Geräusch und dem Ausmaß der Bildung von Schleiffunken entspricht, sondern um ein plötzliches Abschalten der Zustellung, sobald in einem bestimmten Abstand eine Funkenentladung eintritt. Der Abstand muß entsprechend dem Nachlauf infolge Massenträgheit bemessen werden. Erst nach dem Abschalten kommt es unkontrolliert zum mehr oder weniger starken Andruck des Schleifwerkzeugs gegen das Werkstück. Dabei sind in der Praxis Ungenauigkeiten unvermeidbar, weil schon eine nur punktuelle geometrische Ungleichmäßigkeit oder ein Wassertropfen ausreichen, um die Funkenentladung und damit das Abschalten der Zustellung vorzeitig auszulösen. Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht schließlich auch darin, daß eine aufwendige Abstandsmeßeinrichtung und Schalteinrichtung allein zu dem Zweck gebraucht wird, die Zustellbewegung des mechanischen Schleifwerkzeugs bei einem bestimmten Abstand vom Werkstück abzuschalten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte mechanische Schleifverfahren dahingehend zu verbessern, daß es sich in Verbindung mit einer funkenerosiven oder erosionsschleifenden Bearbeitung in einfacher Weise sehr genau ausführen läßt.
  • Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein aus elektrisch leitfähigem Material bestehendes Schleifwerkzeug verwendet wird, das Werkstück in derselben Aufspannung zunächst mit einem ersten Werkzeug funkenerosiv oder erodierschleifend und dann mit einer mittels Funkenstrom in die Antaststellung gebrachten Schleifscheibe mechanisch abtragend bearbeitet wird, wobei der Funkenstrom zum Antasten durch den bei der funkenerosiven oder erodierschleifenden Bearbeitung des Werkstücks eingesetzten Funkengenerator mit zugehöriger Steuerschaltung erzeugt wird, und nach dem Antasten für den anschließenden Schleifvorgang die Funkenspannung abgeschaltet oder auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß im wesentlichen ein mechanischer Materialabtrag erfolgt.
  • Große Bedeutung kommt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der funkenstromgesteuerten Antastung vor der materialabtragenden Bearbeitung zu, wobei mit Vorteil die zuvor bei einem anderen Abtragsverfahren zu einem anderen Zweck, nämlich der Abstandsregelung während der elektroerosiven Bearbeitung, eingesetzte Steuerschaltung mit Funkengenerator Anwendung findet. Von dem Funkengenerator braucht allerdings kein Arbeitsstrom für Abtragsleistung gefordert zu werden, da der Funkenstrom ausschließtich der Ansteuerung einer bestimmten Berührungsstellung dient, während das Abtragen des Materials im wesentlichen mechanisch erfolgt.
  • Die elektrisch nicht leitende Körnung der Schleifscheibe sorgt auch während der Berührung und des mechanischen Abtragens von elektrisch leitendem Material eines Werkstücks für einen gewissen Abstand zwischen diesem und der metallischen Matrix der Schleifscheibe, so daß erfindungsgemäß auch die Möglichkeit besteht, noch nach dem elektrisch gesteuerten Antasten weiterhin eine Funkenspannung zwischen Werkzeug und Werkstück anliegen zu lassen und in Abhängigkeit von einem schwachen Funkenstrom, der für den Metallabtrag keine Bedeutung hat, kontinuierlich eine bestimmte Berührungsstellung der Schleifscheibe für mechanischen Abtrag des elektrisch leitenden Materials des Werkstücks zu regeln.
  • Sollen mit bestimmten Relativstellungen zueinander angeordnete Flächen, z.B. Schneiden eines Fräsers, geschliffen werden, kann in einer bevorzugten praktischen Ausführung der Erfindung vor und/oder nach dem Schleifen einer der Flächen an dieser mittels Funkenstrom angetastet werden, und es können entsprechend dieser Taststellung die anderen Flächen geschliffen oder Zustellbewegungen zur Kompensation der Schleifscheibenabnutzung vorgenommen werden. Anstatt eine bestimmte Fläche an einem Werkstück als Referenz für das automatische Schleifen anderer Flächen zu verwenden, kann auch eine Modellfläche oder ein Meßfühler mit dem Schleifwerkzeug angetastet und als Referenz für alle zu schleifenden Flächen benutzt werden.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem rotierend antreibbaren Schleifwerkzeug, einer Werkstück-Spanneinrichtung und einem steuerbaren Bewegungsantrieb zur Veränderung der Relativstellung zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück, wobei das Schleifwerkzeug und das Werkstück oder ein Meßfühler an einen Funkengenerator angeschlossen sind und der Bewegungsantrieb beim Antasten durch eine vom Funkenstrom beeinflußte Steuerschaltung gesteuert ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug und ein funkenerosiv wirkendes Werkzeug in derselben Werkstückaufspannung einsetzbar sind, das Schleifwerkzeug aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, der Funkengenerator und die Steuerschaltung an das funkenerosiv wirkende Werkzeug angeschlossen sind und der steuerbare Bewegungsantrieb während des mechanischen Schleifvorgangs durch einen Programmspeicher und/oder einen nur als Steuerstrom bemessenen Funkenstrom gesteuert ist.
  • Besonders einfach und kostengünstig läßt sich die neue Vorrichtung dadurch realisieren, daß beide Werkzeuge auf derselben Antriebswelle angeordnete, rotierend antreibbare Werkzeuge sind.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Die Zeichnung zeigt schematisch ein Werkstück 10, z.B. ein Sägeblatt, welches auf einem Kreuzschlitten 12 aufgespannt ist und dadurch in Richtung von zwei senkrecht aufeinanderstehenden Koordinaten x und y verfahren werden kann. Ein Drehantrieb 14, dessen Drehwinkel α gesteuert werden kann, dient zur Drehwinkelverstellung bzw. zum Weiterschalten des Sägeblatts von einer zu bearbeitenden Schneide zur nächsten.
  • Zur Bearbeitung des Werkstücks 10 sind zwei Werkzeuge 16 und 18 vorgesehen. Bei dem Werkzeug 16 handelt es sich um eine rotierend antreibbare Scheibe, z.B. aus Graphit, Kupfer oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material, ggf. auch mit eingeschlossenen Schleifkörnern aus elektrisch nicht leitfähigem Material, z.B. Diamantkorn. Mit diesem Werkzeug wird das Sägeblatt 10 oder ein anderes Werkstück, z.B. auch ein an seinen Schneiden, die z.B. aus Hartmetall oder polykristallinem Diamant bestehen können, zu bearbeitender Fräser oder ein anderes ähnliches Werkzeug funkenerosiv oder erodierschleifend bearbeitet.
  • Das zweite Werkzeug 18 ist eine elektrisch leitfähige, also z.B. metallgebundene Schleifscheibe mit beispielsweise Diamantkörnung. Beide Werkzeuge 16 und 18 sitzen auf derselben Antriebswelle 20 und können durch einen Werkzeugschlitten 22 in Richtung einer senkrecht auf den x- und y-Koordinaten stehenden z-Koordinate verfahren werden. Außerdem ist die Winkelgeschwindigkeit ω der durch einen Antriebsmotor 24 angetriebenen Welle 20 steuerbar.
  • Ein Funkengenerator 26 ist über Leitungen 28 und 30 an das Werkstück 10 und das jeweils zum Ansatz gebrachte Werkzeug 16 bzw. 18 angeschlossen. In üblicher Weise wird zwischen das Werkstück 10 und das jeweilige Werkzeug 16 bzw. 18 ein Dielektrikum eingespült, so daß sie untereinander isoliert sind und Funken zwischen ihnen überspringen können, wenn sich das Erodierwerkzeug 16 mit dem Zwischenabstand des für die Funkenerosion notwendigen Funkenspalts in Arbeitsstellung befindet bzw. wenn mit dem Schleifwerkzeug 18 am Werkstück 10 angetastet wird.
  • Mit Hilfe einer Steuerschaltung 32 können die im Einzelfall vorgesehenen Zustellungen, Vorschubbewegungen und Sollwerteinstellungen vorgenommen werden. Die Vorgaben für die Steuerschaltung können entweder von Hand über eine nicht gezeigte Tastatur oder durch einen Programmspeicher 34 in die Steuerschaltung eingegeben werden. Diese kann dann über eine Leitung 36 und einen Signalumsetzer 38 den Kreuzschlitten 12 eine Bewegung in Richtung der x-Koordinate ausführen lassen, wodurch z.B. der Funkenspalt zwischen Werkstück 10 und Werkzeug 16 beeinflußt wird. Zum Ansteuern und Nachregeln eines bestimmten Funkenspalts können die Änderungen der elektrischen Spannung Us am Funkenspalt über eine Meßvorrichtung 40 und alternativ oder gleichzeitig eine Spaltstromänderung Is über eine Meßvorrichtung 42 abgegriffen und der Steuerschaltung 32 zur Auswertung zugeleitet werden. Parallel zur Funkenstrecke zwischen Werkstück und Werkzeug ist eine stufenweise einstellbare Kapazität 44 vorhanden, wie sie aus der Metallbearbeitung bekannt ist, um Anpassungen vorzunehmen.
  • Das Zustellen des Werkzeuges kann in Abhängigkeit des bei 42 gemessenen Stroms Is geregelt werden. Der einem Strom zur Größe des Funkenspalts proportionale Wert kann einem Komparator zugeführt werden, in dem mit einem einstellbaren Sollwert verglichen wird.
  • Über eine Steuerleitung 46 und einen Signalumsetzer 48 wird die Bewegung des Kreuzschlittens 12 in Richtung der y-Koordinate gesteuert. Dies kann z.B. eine hin- und hergehende Bewegung des Werkstücks beim Bearbeiten von geraden Schneiden sein. Das Ausmaß der hin- und hergehenden Bewegung kann durch den Programmspeicher 34 oder auch eine einfache Umsteuerung durch Endschalter vorgegeben werden.
  • Über eine Leitung 50 und einen Signalumsetzer 52 wird der Werkzeugschlitten 22 in Richtung der z-Koordinate gesteuert, um z.B. eine Höhenverstellung des Werkzeugs 16 bzw. 18 vorzunehmen.
  • Die Drehzahl des Antriebsmotors 24 wird durch die Steuerschaltung 32 über eine Steuerleitung 54 und einen Signalumsetzer 56 gesteuert. Um schließlich im Beispielsfall das Werkstück 10 nach jeder Bearbeitungsstufe mit einer Drehschaltbewegung zur Bearbeitung eines weiteren Zahns in eine andere Drehwinkelstellung zu bringen, wird von der Steuerschaltung 32 aus über eine Steuerleitung 58 und einen Signalumsetzer 60 ein entsprechendes Signal an den Drehantrieb 14 des Werkstücks 10 geleitet. Bei einer anderen Bearbeitungsaufgabe kann der Drehantrieb 14 aber auch ein ständig drehender Motor sein, wenn ein Werkstück als Rotationskörper bearbeitet werden soll, während er bei der Bearbeitung um seine Achse rotiert.
  • Die in der Zeichnung gezeigte Vorrichtung eignet sich grundsätzlich zur Bearbeitung metallischer Werkstücke, und zwar vor allem zur Herstellung und zum Nachschleifen von Werkzeugen, insbesondere mit sehr harten Schneiden, z.B. aus polykristallinem Material. Die Schneiden des Werkstücks können dabei zunächst mit Hilfe des Werkzeugs 16 durch Funkenerosion oder erodierschleifend bearbeitet werden. Die bei diesem Bearbeitungsverfahren entstehenden, noch verhältnismäßig rauhen Flächen können dann in derselben Aufspannung des Werkstücks 10 und unter Zuhilfenahme derselben Steuerschaltung mittels des Schleifwerkzeugs 18 fertig bearbeitet werden. Dabei besteht die Möglichkeit, entweder Zahn für Zahn bzw. Schneide für Schneide des Werkstücks 10 jeweils unmittelbar nacheinander erst mit dem Erodierwerkzeug 16 und dann mit dem Schleifwerkzeug 18 zu bearbeiten, oder zunächst alle Zähne bzw. Schneiden mit dem Erodierwerkzeug 16 und anschließend wiederum sämtliche Zähne bzw. Schneiden nacheinander mit dem Schleifwerkzeug 18 zu bearbeiten. In der zweiten Bearbeitungsstufe unter Einsatz des Schleifwerkzeugs 18 wird der Funkenstrom Is, anders als bei dem vorangegangenen Erodierverfahren, nicht mehr zum Materialabtrag, sondern nur noch zur Steuerung der Relativstellung zwischen dem Werkstück 10 und dem Schleifwerkzeug 18 gebraucht. Damit kann das Werkstück 10 schnell und automatisch sehr genau bis auf einen ganz bestimmten Abstand oder bis zur Berührung der Schleifkörner an das Schleifwerkzeug 18 - oder umgekehrt dieses an das Werkstück 10 - herangefahren werden, um anzutasten. Die gewünschte Ausgangsstellung für den Schleifvorgang, sei es in Berührung oder noch mit einem ganz bestimmten Zwischenabstand zwischen Werkstück und Werkzeug, läßt sich auf die beschrieben Weise sehr genau einstellen, weil jeder Funkenstrecke zwischen Werkzeug und Werkstück auch im Falle des elektrisch leitenden Schleifwerkzeugs 18 ein bestimmter Funkenstrom Is zugeordnet ist, dessen Wert an die Steuerschaltung 32 geleitet und dort mit einem bestimmten Sollwert für die Ausgangsstellung bzw. Antaststellung verglichen wird. Auch während des mechanischen Schleifvorgangs mittels der Schleifscheibe 18 kann die Funkenspannung Us aufrecht erhalten bleiben, um einen Funkenstrom Is im Ausmaß eines Meß- bzw. Steuerstroms zu erzeugen und auf diese Weise die mechanisch schleifende Berührung zwischen der Schleifscheibe 18 und dem Werkstück 10 zu kontrollieren. Die erodierende Wirkung der Funken wird in dieser Bearbeitungsstufe minimal gehalten, um den glättenden Effekt des mechanischen Schleifvorgangs nicht zu beeinträchtigen.
  • Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in Verbindung mit einer Steuerung des Schleifscheibenvorschubs in Abhängigkeit vom Drehmoment oder der davon beeinflußten Drehzahl Anwendung finden. Eine solche Steuerung sorgt dafür, daß immer dann, wenn der Andruck der Schleifscheibe gegen das Werkstück zu groß wird, die Schleifscheibe vom Werkstück zurückgezogen wird. Dann erfolgt ein erneutes Heranfahren an das Werkstück. Die Erfindung eröffnet in diesem Fall die Möglichkeit, daß beim Zurückziehen der Schleifscheibe vom Werkstück die elektrische Spannung zwischen diesen beiden Teilen eingeschaltet und der Funkenstrom gemessen wird. Dieser wird dann mit zunehmendem Abstand der Schleifscheibe vom Werkstück kleiner, und bei einem bestimmten Grenzwert des Funkenstroms wird die Rückzugsbewegung der Schleifscheibe angehalten und wieder auf Vorschub umgeschaltet. Dann kann auch die Funkenspannung wieder abgeschaltet werden, bis beim nächsten Mal die Schleifscheibe wieder zu stark gegen das Werkstück drückt, ihre Drehzahl unter einen bestimmten Grenzwert sinkt und sie deshalb erneut vom Werkstück zurückgezogen werden muß.
  • Das zuletzt geschilderte Verfahren zeigt, daß das erfindungsgemäße Antasten der Schleifscheibe an das Werkstück mittels Funkenstrom nicht nur bei einer Annäherung, sondern auch bei einer Rückzugsbewegung erfolgen kann.

Claims (4)

  1. Verfahren zum mechanischen Schleifen von Werkstücken, wobei ein Antasten des Schleifwerkzeugs (18) an das Werkstück (10) oder einen Meßfühler erfolgt, indem zwischen ihnen eine elektrische Funkenspannung angelegt und die Taststellung durch den Funkenstrom bestimmt wird, und anschließend von dieser Taststellung aus bestimmte Zustell-  und/oder Vorschubbewegungen für den mechanischen Schleifvorgang ausgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus elektrisch leitfähigem Material bestehendes Schleifwerkzeug (18) verwendet wird, das Werkstück (10) in derselben Aufspannung zunächst mit einem ersten Werkzeug (16) funkenerosiv oder erodierschleifend und dann mit einer mittels Funkenstrom in die Antaststellung gebrachten Schleifscheibe (18) mechanisch abtragend bearbeitet wird, wobei der Funkenstrom zum Antasten durch den bei der funkenerosiven oder erodierschleifenden Bearbeitung des Werkstücks (10) eingesetzten Funkengenerator (26) mit zugehöriger Steuerschaltung (32) erzeugt wird, und nach dem Antasten für den anschließenden Schleifvorgang die Funkenspannung abgeschaltet oder auf einen solchen Wert eingestellt wird, daß im wesentlichen ein mechanischer Materialabtrag erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Schleifen von mit bestimmten Relativstellungen zueinander angeordneten Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder nach dem Schleifen einer der Flächen an dieser mittels Funkenstrom angetastet und entsprechend dieser Taststellung die anderen Flächen geschliffen werden.
  3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem rotierend antreibbaren Schleifwerkzeug (18), einer Werkstück-Spanneinrichtung und einem steuerbaren Bewegungsantrieb (12, 22) zur Veränderung der Relativstellung zwischen Schleifwerkzeug (18) und Werkstück (10), wobei das Schleifwerkzeug (18) und das Werkstück (10) oder ein Meßfühler an einen Funkengenerator (26) angeschlossen sind und der Bewegungsantrieb (12, 22) beim Antasten durch eine vom Funkenstrom beeinflußte Steuerschaltung (32) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (18) und ein funkenerosiv wirkendes Werkzeug (16) in derselben Werkstückaufspannung einsetzbar sind, das Schleifwerkzeug (18) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, der Funkengenerator (26) und die Steuerschaltung (32) an das funkenerosiv wirkende Werkzeug (16) angeschlossen sind und der steuerbare Bewegungsantrieb (12, 22) während des mechanischen Schleifvorgangs durch einen Programmspeicher (34) und/oder einen nur als Steuerstrom bemessenen Funkenstrom gesteuert ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (18) und das funkenerosiv wirksame Werkzeug (16) auf derselben Antriebswelle (20) angeordnete, rotierend antreibbare Werkzeuge sind.
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