EP0299915A1

EP0299915A1 - Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: EP0299915A1
Application number: EP88810027A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Reinhard; Edy Käser
Original assignee: SAFAG AG Maschinen- und Pumpenfabrik
Current assignee: SAFAG AG Maschinen- und Pumpenfabrik
Priority date: 1987-07-15
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1989-01-18
Anticipated expiration: 2008-01-21
Also published as: EP0299915B1; CH666436A5; DE3863598D1

Abstract

Ein Werkstück (5,6) ist in einer Zange (7) eingespannt und liegt mit seinem Schaft (6) und mit seinem zu bearbeitenden Teil (5) je auf ein unabhängig einstellbares Auflager (4 bzw. 3) auf. Diese Auflager können in mehreren Richtung fein eingestellt werden um eine eindeutige, lagestabile Abstützung des ganzen Werstücks unabhängig von der Spanngenauikeit in der Zange (7) zu gewährleisten. Es ist damit eine sehr genaue Bearbeitung von kleinsten Werkzeugen und dergleichen ohne Auflager komplizierter Form und ohne Ueberbeanspruchung des Werkstückmaterials möglich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem Schaft und einem Bearbeitungsbereich, insbesondere zum Schleifen des Schneidenbereichs von Spiralbohrern, Reibahlen oder Fingerfräsern, wobei der Schaft des Werkstücks in einer Zange gespannt und der Bearbeitungsbereich unterstützt wird. Die Erfindung betrifft besonders die Bearbeitung von Kleinstwerkzeugen im Durchmesserbereich der Schneide von 0,1 bis 6 mm und im Schaft von 1 - 6 mm. Da durch den Schleifdruck beim Schleifen geringer Durchmesser sich die Werkzeuge durchbiegen, muss bei der Fertigung von genuteten Werkzeugen eine Unterstütung des Werksücks erfolgen. Hierzu war es bekannt das Werkzeug in einer Halbschale oder in einer geschlitzten Patrone zu unterstützen und zu schleifen. Es erfolgte dabei eine gemeinsame Unterstützung des Schaftes und der Schneide mittels eines einheitlichen starren Auflagers. Dabei ergeben sich erste Schwierigkeiten dadurch, das bei kleinen Werkzeugen der Schaft einen grösseren Durchmesser aufweist als die Schneide, wobei z.B. der Schaft einen genormten Durchmesser von 3, 125 mm und die Schneide einen Durchmesser von 0,5 mm aufweisen kann. Das Auflager zur Unterstützung eines derartigen Werkstücks muss daher eine ganz bestimmte Form aufweisen. Trotz dieser Schwierigkeit ist es kaum möglich, eine in allen Belangen ideale Unterstütung und Beanspruchung des Schaftes und insbesondere des zu bearbeitenden Bereichs des Werkstücks zu erzielen. Wollte man nämlich eine genügend hohe Vorspannung des zu bearbeitenden Werkstückbereiches erzielen um jede Unrundheit oder Exzentrizität der drehbaren Spannzange bzw. der Einspannung des Werksücks in diese Zange aufzuheben muss unter Umständen der zu bearbeitende Werkstückteil unzulässig stark vorgespannt und durchgebogen werden.
Ziel vorliegender Erfindung ist es, die erwähnten Nachteile zu beheben und in allen Fällen eine ideale Einspannung und Unterstütung des Werksücks ohne unzulässige Beanspruchung desselben zu erzielen. Die Lösung besteht darin, dass die Unterstützung im Bearbeitungsbereich und des Schaftes unabhängig voneinander eingestellt wird. Damit wird man einerseits frei von einer bestimmten genauen Formgegbung eines einheitlichen starren Auflagers für den Bearbeitungsbereich und den Schaft des Werkstücks, und andererseits kann in jedem Falle eine ideale Unterstützung bzw. Vorspannung und Verformung des Werkstücks im Bereiche des Schaftes bzw, in Bearbeitungsbereich eingestellt werden. Dabei können die Auflager unabhängig voneinander in mehreren Richtungen einstellbar und zusätzlich um mindestens eine Achse schwenkbar sein, um eine optimale Unterstütung zu erzielen. Im weiteren können die Auflager auswechselbar sein um dieselben verschiedenen Werkstücken und sonstigen Gegebenheiten anzupassen.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Einrichtung näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf die Einrichtung, teilweise im Schnitt und
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der Einrichung, teilweise im Schnitt nach Linie II - II der Fig. 1

Die dargestellte Einrichtung weist eine vorgespannte Führung 1 auf, auf welcher ein blockartiges Gehäuse 2 verschoben werden kann. Die dargestellte Einrichtung ist als Zwillingeinheit ausgebildet, die an beiden Stirnseiten gleichartige Auflager 3 und 4 aufweist. Wie in Figur 1 dargestellt, dient das Auflager 3 der Unterstützung der einen kleinen Durchmesser aufweisenden Schneide 5 eines Bohrers dessen Spiralnuten mit einer nicht dargestellten Schleifscheibe zu bearbeiten sind. Der Schaft 6 dieses Bohrers, welcher grössern Durchmesser aufweist als die Schneide 5, ist in einer drehbaren Spannzange 7 eingespannt und auf das Auflager 4 abgestützt.
Das Auflager 3 ist auswechselbar in einen Halter 8 eingesetzt und mittels beidseitig angeordneter Reihen von Madenschrauben 9 festgehalten. Der Halter 8 ist um eine Achse 10 schwenkbar in einen Schlitten 11 (Figur 2) eingesetzt und kann mittels einer Spindel 12 in einem gewissen Bereich verschwenkt werden. Der Schlitten 11 ist mittels einer Spindel 13 horizontal in Figur 2 verstellbar und zwar in einem weitern Schlitten 14 (Figur 1) welcher in Längsrichtung des Gehäuses 2 verschiebbar angeordnet ist. Die Position des Schlittens 14 ist bestimmt durch die Lage einer keilförmigen Kulisse 15 welche mittels einer Spindel 16 verstellt werden kann. Das Auflager 3 kann somit bezogen auf die Zeichnungsebene nach Figur 1 in dieser Ebene und rechtwinklig zu dieser Ebene linear verschoben werden durch Betätigung der Spindeln 13 bzw. 16. Sie kann in der Zeichnungsebene um die Achse 10 in einem erheblichen Ausmass verschwenkt und durch entsprechende Einstellung der Madenschrauben 9 in einer Ebene senkrecht zur Zeichnungsebene fein eingestellt und in die gewünschte optimale Winkelstellung verbracht werden.
Das Auflager 4 kann entsprechend durch Madenschrauben 9 in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene und durch eine Madenschraube 17 in der Zeichenebene in die gewünschte Winkelstellung gebracht werden. Mittels eines Schlittens 11′ kann eine lineare Einstellung rechtwinklig zur Zeichnungsebene durch Betätigen einer Spindel 13′ erfolgen. Eine lineare Einstellung in der Zeichnungsebene kann erfolgen über einen Schlitten 14′ eine keilförmige Kulisse 15′ und eine Spindel 16′. Am unteren in Ansicht dargestellten Teil der Einrichtung sind entsprechende Schraubenköpfe zur Betätigung der Spindeln gleich bezeichnet wie die Spindeln im oberen Teil der Figur 1.
Aus dem vorstehenden und der Zeichnung ergibt sich, dass hier eine kompakt aufgebaute Einrichtung vorliegt welche eine individuelle weitgehende Einstellung im erforderlichen Bereich der beiden Auflager 3 und 4 gestattet. Die auf die Schneide 5 wirkenden Bearbeitungskräfte sind in wesentlichen in der Zeichnungsebene der Figur 1 nach unten gerichtet, und es ist daher insbesondere eine optimale Einstellung der Auflager 3 und 4 in dieser Richtung wesentlich, was durch die Kulissen 15 bzw. 15′ sehr genau erfolgen kann. Es wirken jedoch auch Komponenten der Bearbeitungskräfte in Axialrichtung und Umfangsrichtung des Werkstücks, und es ist daher von besonderer Wichtigkeit, auch die übrigen Einstellmöglichkeiten vorzusehen, also die Querverstellung und eine gewisse Schiefstellung der Auflager. Es ist dabei davon auszugehen, dass eine Bearbeitungsgenauigkeit im µm-Bereich nur dann sinnvoll ist, wenn auch die Positionierung des Werkstückes entsprechend genau ist. Es muss daher jede unkontrollierte Durchbiegung und jede Abweichung vom Rundlauf desselben vermieden werden. Eine eventuelle Exzentrizität der Spannzange 7 bzw. der Einspannung des Werkstücks in derselben soll daher voll kompensiert sein. Zu diesem Zweck wird die Position des Auflagers 4 bereits so gewählt, dass der Schaft 6 des Werkstücks soweit elastisch vorgespannt bzw. durchgebogen ist, dass jede Exzentrizität kompensiert ist. Das bedingt jedoch eine gewisse minimale Schiefstellung schon des Schaftes und insbesondere der Schneide 5 und eine entsprechende Einstellung und Anpassung der Position des Auflagers 3. Diese Anpassung hat so zu erfolgen, dass ohne übermässige Biegespannungen die Schneide 5 auf der ganzen Länge eindeutig abgestützt ist. Das ist durch die Schwenkmöglichkeit und Feineinstellung des Auflagers 3 optimal möglich. Die Verformung des Schaftes 6 kann hierbei in der Grössenordnung von mm, beispielsweise 1 bis 2/100 mm betragen, während die Verformung der Schneide 5 gegenüber dem Schaft um µm, beispielsweise bis höchstens 5µm beträgt.
Wie in Figur 2 angedeutet, können die Auflager vorzugsweise eine dem Durchmesser des abzustützenden Werkstückteils entsprechend bemessene Schale mit etwa halbkreisförmigem Profil sein. Es könnten jedoch auch andere Auflager, beispielsweise Prismen, Hülsen oder dergleichen vorgesehen sein. Die Auflager können leicht ausgewechselt werden und sie bestehen aus einem harten, verschleisfesten Werkstoff, beispielsweise Hartmetall oder Keramik.
Es sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich. Während als Ausführungsbeispiel eine Zwillingseinheit gewählt ist, könnte natürlich eine entsprechende einfache Einheit mit nur je einem Auflager 3 und 4 vorgesehen sein. Die Einstellung dieser Auflager könnte gerade in diesem Falle anders erfolgen, beispielsweise durch Spindeln die alle in der Richtung der Einstellbewegung liegen. Es können andere Werkstücke ähnlicher Abmessungen und Form entsprechend unterstützt und bearbeitet werden.

Claims

1) Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem Schaft und einem Bearbeitungsbereich, insbesondere zum Schleifen des Schneidenbereichs von Spiralbohrern, Reibahlen oder Fingerfräsern, wobei der Schaft des Werkstücks in einer Zange gespannt und das Werkstück unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützung im Bearbeitungsbereich und des Schaftes unabhängig voneinander eingestellt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Schaft als auch der Bearbeitungsbereich durch die Unterstützung elastisch verformt werden.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft stärker verformt wird als der Bearbeitungsbereich.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schaft eine Durchbiegung um Hundertstel-Millimeter, z.B. um 1 bis 2/100 mm, und dem Bearbeitungsbereich eine zusätzliche Durchbiegung gegenüber dem Schaft um µm, z.B. bis zu 5 µm, erteilt wird.

5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft soweit durchgebogen wird, das jede Unrundheit der Spannzange bzw. der Einspannung des Schaftes in derselben kompensiert ist.

6) Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 5, gekennzeichnet durch unabhängig voneinander einstellbare Auflager für den Schaft und den Bearbeitungsbereich des Werkstücks.

7) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflager in mehreren Richtungen einstellbar sind.

8) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflager in einer Radialebene bezüglich der Zangenachse bzw. Werkstückachse in zwei Koordinatenrichtungen einstellbar und mindestens in einer Ebene parallel zur Achse der Zange bzw. des Werkstücks schwenkbar sind.

9) Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflager in zwei Ebenen schwenkbar sind.

10) Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass Auflager, z.B. Schalen, Prismen oder Hülsen auswechselbar in einstellbaren Trägern montiert sind.