EP0346425A1

EP0346425A1 - Verfahren zum abrichten einer schleifscheibe.

Info

Publication number: EP0346425A1
Application number: EP89900576A
Authority: EP
Inventors: Horst Josef Wedeniwski
Original assignee: Fortuna Werke Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Fortuna Werke Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1987-12-23
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1989-12-20
Anticipated expiration: 2008-12-21
Also published as: DE3889655D1; EP0346425B1; WO1989005711A1

Description

Verfahren zum Abrichten einer Schleifscheibe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten einer Schleifscheibe , bei dem eine Abrichtrolle mittels einer numerisch gesteuerten Mehrkoordinaten-Bewegungseinheit entlang einer rohen Oberfläche der Schleifscheibe zur Erzeugung eines vorgegebenen Umfangsprofils der Schleifscheibe bewegt wird . Es ist bekannt, Schleifscheiben an ihren bearbeitenden Umfangsflächen mit einem vorgegebenen Umfangsprofil zu versehen, um vorgegebene Umfangsprofile von Werkstücken in einem Arbeitsgang schleifen zu können. So kann man beispielsweise beim Einstechschleifen eine Ringnut vorgegebener Breite und mit vorgegebener Hohlkehle im Übergang von der zylindrischen Grundfläche zu den radialen Seitenflächen dadurch in einem einzigen Arbeitsgang schleifen, daß man die Schleifscheibe an ihrem Außenumfang mit einem Umfangsprofil versieht, das gerade den Abmessungen der Kontur der Ringnut entspricht. Entsprechendes gilt für verschiedene AußenrundschleifVorgänge, bei denen z.B. Büchsen, Flansche und dgl. mit nahezu beliebigen rotationssymmetrischen Konturen in einer Aufspannung geschliffen werden, indem man zuvor die Schleifscheibe mit einem entsprechenden negativen Umfangsprofil versieht.

Verfahren der vorstehend genannten Art sind aus dem "Handbuch der Fertigungstechnik" von G. Spur und Th. Stöferle, Band 3/2, Carl Hanser Verlag, München, 1980, Seite 151 bis 157 bekannt.

Um das gewünschte Umfangsprofil an der Schleifscheibe zu erzeugen, gibt man der numerisch gesteuerten MehrkoordinatenBewegungseinheit der Abrichtrolle einen Datensatz ein, der den Raumkoordinaten des zu schleifenden Werkstückprofils entspricht. In Abhängigkeit von dem Datensatz wird dann die Abrichtrσlle so über die Umfangsflache der Schleifscheibe geführt, daß das gewünschte Umfangsprofil entsteht. Auf diese Weise ist es möglich, Schleifscheiben für eine bestimmte Bearbeitungsaufgabe vorzubereiten oder zwischen aufeinanderfolgenden gleichartigen Bearbeitungsvorgängen abzurichten. Es ist andererseits bekannt, in der numerischen Steuerung einer Schleifmaschine, d.h. bei der Einstellung des Bewegungsablaufs zwischen Werkstück und Schleifscheibe Verfahrensparameter in die Steuerung mit einzubeziehen, um den Schleifvorgang auf diese Weise zu optimieren. So ist es bekannt, in eine numerische Steuerung der Schleifmaschine Datensätze einzugeben, welche die Geometrie des Werkstücks wiedergeben, dessen Materialeigenschaften, die angestrebte Oberflächengüte des Werkstücks sowie Materialeigenschaften der Schleifscheibe selbst. Die numerische Steuerung der Schleifmaschine berechnet daraus die Steifigkeit und damit die Nachgiebigkeit des Werkstücks. Bekannte Steuerungen haben ferner die Eigenschaft, die Steifigkeit der Schleifmaschine selbst zu berücksichtigen und auf diese Weise insgesamt zu ermitteln, welcher Druck auf das Werkstück ausgeübt werden darf, um die vorgegebenen Parameter, insbesondere Maßhaltigkeit und Oberflächengüte, zu erzielen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bereits beim Abrichten der Schleifscheibe und nicht erst beim Schleifen Spezifikationen eines Schleifvorganges berücksichtigt werden können, so daß hierdurch die Gesamtsteuerung der Schleifmaschine, insbesondere der Bewegungsablauf während des Schleifvorgangs, unbeeinflußt bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst in Abhängigkeit von Prσzeßparametern eines mittels der Schleifscheibe nach dem Abrichten auszuführenden Schleifvorganges an einem Werkstück ein Umfangsprofil bestimmt und dieses dann mittels der Abrichtrolle an der Schleifscheibe erzeugt wird. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst, weil erstmalig eine Abrichtstrategie eingesetzt wird, bei der in die Formgebung der Schleifscheibe nicht nur die Werkstückgeometrie sondern auch Prozeßparameter, d.h. Bahngeschwindigkeiten, Vorschubgeschwindigkeiten, Materialeigenschaften, Oberflächengüten und dgl. eingehen. Auf diese Weise wird eine völlig neue Dimension der Steuerung von Schleifvorgängen zur Verfügung gestellt, weil man sich, wie bereits erwähnt wurde, bisher darauf beschränkt hat, den Abrichtvorgang an der Schleifscheibe ausschließlich im Lichte der Werkstückgeometrie zu sehen und eine prozeßparameterabhängige Steuerung lediglich für den Bewegungsablauf der Schleifmaschine selbst, nicht jedoch für den Bewegungsablauf der Abrichtrolle, vorzusehen.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß mit der erfindungsgemäßen neuartigen Abrichtstrategie bereits vor Beginn des eigentlichen SchleifVorgangs, d.h. vor Beginn der Werkstückbearbeitung die erforderlichen Einflußgrδßen berücksichtigt werden können, so daß die nachfolgende numerische Steuerung der Werkzeugmaschine entsprechend einfacher gestaltet werden kann. Dies wirkt sich vor allem auch deshalb aus, weil die Bewegungseinheiten für eine Abrichtrolle aufgrund der geringeren zu bewegenden Massen wesentlich einfacher herzustellen und zu handhaben sind als die Bewegungseinheiten der Schleifscheiben- sowie der Werkstückspindel.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zum Abrichten einer Schleifscheibe für einen nachfolgenden Hochgeschwindigkeits-Schälschleifvorgang (Außenrundschleifen mit hohem Zeitspanungsvolumen) eingesetzt, bei dem eine Hauptschneidefläche der Schleifscheibe mit großer axialer Vorschubgeschwindigkeit einen helikoidalen Übergang zwischen Rohmaß und Fertigmaß erzeugt und eine Nebenschneidefläche auf dem Fertigmaß des Werkstücks aufliegt. Erfindungsgemäß wird in diesem Falle die axiale Lage der Nebenschneidefläche in Abhängigkeit von den Prozaßparametern eingestellt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß für diesen speziellen Anwendungsfall die Formgebung der Schleifscheibe so optimiert werden kann, daß für eine vorgegebene Oberflächengüte ein Schleifvorgang eingestellt wird, der die gewünschte Oberflächengüte bei minimaler Bearbeitungszeit erzeugt.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei unterschiedlichen Bauformen von Schleifscheiben anwenden, bei denen entweder die Schleifscheibenachse zur Achse des Werkstücks geneigt oder aber zu dieser parallel verläuft.

Besonders bevorzugt ist, wenn die Hauptschneidefläche derart erzeugt wird, daß sie entlang einer radialen Linie am helikoidalen Obergang anliegt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß im wesentlichen axiale Kräfte auf das Werkstück ausgeübt werden, so daß sowohl die Wärmeentwicklung wie auch die Durchbiegung des Werkstücks infolge radialer Belastung minimiert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aber mit Vorteil auch bei solchen Gegebenheiten einsetzen, bei denen die Hauptschneidefläche derart erzeugt wird, daß sie entlang einer zu einer radialen Richtung geneigten Richtung am helikoidalen Obergang anliegt. Zwar entstehen bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens größere Radialkräfte, man hat jedoch mit dem Neigungswinkel der Hauptschneidefläche einen weiteren frei wählbaren Parameter zur Verfügung, um den Schleifvorgang zu optimieren.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine äußerst schematisierte Gesamtansicht einer Schleifmaschine zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 in stark vergrößertem Maßstab den Eingriffsbereich einer Schleifscheibe beim Hochgeschwindigkeits- Schälschleifen zur Erläuterung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 eine Darstellung, ähnlich Fig. 2 , jedoch für eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 4 eine weitere Darstellung ähnlich Fig. 2, jedoch für eine noch andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 bezeichnet 10 insgesamt eine Schleifmaschine üblicher Bauart, bei der eine Schleifspindel 11 eine Schleifscheibe 12 um eine Schleifscheibenachse 13 mit einer Drehzahl n_s dreht. Unter Berücksichtigung eines Schleifscheibendurchπiessers d_s ergibt sich daraus eine Bahngeschwindigkeit v_s am Außenumfang der Schleifscheibe 12.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schleifscheibenachse 13 um einen Winkel 14 zu einer Werkstückachse 15 geneigt, wie dies an sich bekannt ist.

Ein Werkstück 20 ist zwischen einem üblichen Spannfutter 21 einer Werkstückspindel und einer Körnerspitze 22 eingespannt.

Das Werkstück 20 kann mittels eines in Fig. 1 nicht näher dargestellten Antriebs mit einer axialen Vorschubgeschwindigkeit v_z entlang seiner Achse verschoben werden. Es versteht sich, daß alternativ dazu auch das Werkstück 20 stillstehen und die Schleifscheibe 12 in Richtung der Werkstückachse 15 verschoben werden kann, wenn dies im Einzelfall günstiger ist.

Das Werkstück 20 wird vom Spannfutter 21 mit einer Drehzahl nw gedreht, was bei einem Werkstückdurchmesser dw zu einer Bahngeschwindigkeit v_* an der Peripherie des Werkstücks 20 führt.

Mit M sind in Fig. 1 die Materialeigenschaften des Werkstücks 20 bezeichnet, also insbesondere dessen Elastizitätsmodul, Zähigkeit usw., während mit 0 eine angestrebte Oberflächengüte am bearbeiteten Werkstück 20 symbolisiert werden soll.

Die Schleifscheibe 12 ist erfindungsgemäß zunächst mit rohen, konischen Oberflächen 30 und 31 versehen, von denen jeweils Mantellinien parallel bzw. senkrecht zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks 20 verlaufen.

Um erfindungsgemäß die rohen Oberflächen 30, 31 mit einem gewünschten Umfangsprofil zu versehen, ist eine Abrichtrolle 40 vorgesehen. Die Abrichtrolle 40 ist bevorzugt von doppelkonischer Gestalt mit zwei Konusflächen 41, 42, die sich entlang einer Umfangslinie 43 unter einem spitzen Winkel schneiden. Im Bereich der Umfangslinie 43 ist die Abrichtrolle 40 mit Diamanten 44 besetzt. Eine Welle 45 der Abrichtrolle 40 ist an eine Antriebsverbindung 46 angeschlossen, die zu einem Drei-Koordinaten-Antrieb 47 führt.

Der Antrieb 47 ist so ausgelegt, daß er nicht nur die Drehzahl n der Abrichtrolle 40 sondern auch deren Lage im Raum nach drei Raumkoordinaten beliebig einstellen kann.

So kann der Antrieb 47 über die Verbindung 46 die Abrichtrolle 40 beispielsweise in Fig. 1 in der Vertikalen bewegen, wie mit einem Pfeil 48 angedeutet. In diesem Falle kann die Abrichtrolle 40 die rohe Oberfläche 30 der Schleifscheibe 12 abrichten.

Der Antrieb 47 kann über die Antriebsverbindung 46 die Abrichtrolle 40 aber auch beispielsweise um 90° drehen und in einer zur Werkstückachse 15 parallelen Richtung verfahren, wie mit einem Pfeil 49 in Fig. 1 angedeutet. Mit einer derartigen Bewegungsbahn kann dann die zweite rohe Oberfläche 31 der Schleifscheibe 12 bearbeitet werden.

Es versteht sich jedoch, daß neben diesen einfachen linearen Bewegungsvorgängen der Abrichtrolle 40 auch beliebige geneigte oder gekrümmte Bewegungsbahnen ausgeführt werden können, wie dies von Mehrkoordinatenantrieben an sich bekannt ist.

Zur Steuerung des Antriebs 47 dient ein Steuergerät 55, das über eine Vielzahl von Eingängen 56 sowie über einen Ausgang 57 verfügt, der mit dem Antrieb 47 verbunden ist.

An den Eingängen 56 liegen Signale an, die beispielsweise durch manuelle digitale Vorwahl oder aber auch durch Sensoren als Zustandsparameter erfaßt wurden.

Aus den Eingangssignalen ermittelt das Steuergerät 55 ein Umfangsprofil für die Schleifscheibe 12, das dann nachfolgend durch Betätigen des Antriebs 47 mittels der Abrichtrolle 40 an der Schleifscheibe 12 erzeugt wird.

Fig. 2 zeigt ein erstes Anwendungsbeispiel eines derartigen Abrichtvorganges.

Das Werkstück 20 ist in der Darstellung der Fig. 2 bereits teilweise bearbeitet und man erkennt in der linken Hälfte der Fig. 2 mit 60 ein Rohmaß des noch unbearbeiteten Werkstücks 20, während in der rechten Hälfte der Fig. 2 mit 61 ein Fertigmaß symbolisiert ist. Die Schleifscheibe 12 ist bei dieser Variante der Erfindung mit drei konischen Oberflächen 62, 63, 64 versehen. Die erste konische Oberfläche 62 dient in diesem Fall als Hauptschneide, die zweite konische Oberfläche 63 als Nebenschneide und die dritte konische Oberfläche 64 als nicht im Eingriff befindliche Rückfläche der Schleifscheibe 12. Durch die Wirkung der Hauptschneidefläche 62 entsteht ein helikoidaler Übergang 66 zwischen Rohmaß 60 und Fertigmaß 61. Je nachdem, wie die Drehzahl n_w und die Vorschubgeschwindigkeit v_z eingestellt werden, ergibt sich eine Überdeckung u, d.h. die Steigung des von der Hauptschneidefläche 62 erzeugten schraubenförmigen helikoidalen Übergangs 66.

Die Nebenschneideflache 63 liegt über eine axiale Länge 1N auf dem Fertigmaß 61 des Werkstücks 20 auf.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist der Hauptschneidenwinkel mit 90° angesetzt, so daß die Hauptschneidefläche 62 entlang einer radialen Linie am helikoidalen Obergang 66 anliegt. Die dritte konische Oberfläche 64 schließt mit dem Fertigmaß 61 des Werkstücks 20 hingegen einen Freiwinkel ein.

Die zuvor erläuterte Abrichtstrategie geht nun so vor, daß sie aus den genannten Prozeßparametern vorzugsweise die Länge 1N der Nebenschneidefläche 63 und ggf. zusätzlich die Winkel und ermittelt, so daß die Abrichtrolle 40 dann das sich daraus ergebende Umfangsprofil an der Schleifscheibe 12 erzeugen kann.

Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Bearbeitungsvorgang kann bevorzugt mit folgenden Parametern ablaufen: Als Abrichtwerkzeug werde eine Diamantformrolle mit der Bezeichnung SG71P-200-1,7 verwendet. Die Rolle habe einen Durchmesser DR von 200 mm. Die Korngröße du der Diamanten betrage 200 μm. Die Kornverteilung sei statistisch gestreut. Die Packungsdichte betrage 50 Δ /cm³ im Positivverfahren. Die Bindung sei galvanisch und die Belagdicke sei einschichtig 0,85 x2 , wobei die Belaghöhe 10 mm beträgt.

Als Schleifwerkzeug werde eine CBN-Schleifscheibe mit der Typenbezeichnung B 151MSS387V420 verwendet. Der Schleifscheiben- durchmesser Ds betrage 600 mm. Die Korngröße d_k der CBN-Körner betrage 151 μm. Es bestehe eine metallische Bindung MSS mit einer Konzentration von 42 % Vol. Der Grundkörper der Schleifscheibe bestehe aus Stahl und der Kantenradius r betrage 2 mm.

Für den Schleifprozeß seien eine SchleifScheibenumfangsgeschwindigkeit vs von 140 m/s, ein Werkstückdurchmesser dw von 30 mm, ein Aufmaß a von 1 mm, eine Bearbeitungslänge L von 120 mm, eine Oberflächengüte R_a von 0,8 um vorgegeben und das Material des Werkstückes sei normal zerspanbar mit einem Kennwert q von 70.

Der Kennwert q bezeichnet das Geschwindigkeitsverhältnis von Schleifscheibe und Werkstück. Dieser Kennwert wird nach der Zerspanbarkeit des Werkstoffes des Werkstückes bestimmt. Die Zerspanbarkeit metallischer Werkstoffe wird wesentlich von ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer Gefügeausbildung beeinflußt. Die Gefügeausbildung hängt wiederum von der Herstellung des Werkstoffes (Gießen, Warm- oder Kaltumformung) sowie von angewandten Nachbehandlungen (Härten, Glühen) ab. Die Werkstoffe mit hohem Legierungsgehalt, die zusätzliche Carbide enthalten, ergeben durch unterschiedliches Verformungsvermögen verschiedene Spanarten, die das Verhalten der Zerspanbarkeit bestimmen. Kurzspanende oder langspanende Werkstoffe lassen sich sinnvoll nach dem Geschwindigkεitsverhältnis zuordnen, wenn man die Zerspanbarkeit anhand der Härte und Zähigkeit betrachtet. Vergleicht man die Zerspanbarkeit der verschiedenen Werkstoffe nach diesem Kriterium, so ergibt sich mit steigendem Gehalt an Carbiden (Zementit) und ein quasi homogenes Feingefuge (Martensit) ein größeres Geschwindigkeitsverhältnis.

In der Praxis kann man für das Geschwindigkeitsverhältnis q folgende Bereiche definieren:

56 < q ≤ 70 für schwer zerspanbare Werkstoffe 70 < q ≤ 140 für normal zerspanbare Werkstoffe 140 < q ≤ 280 für gut zerspanbare Werkstoffe.

Bei dem vorliegenden Beispielsfall wird die Geometrie der Schleifscheibe durch den erfindungsgemäßen Abrichtvorgang dadurch definiert, daß eine Länge IN der Nebenschneide eingestellt wird. Dies geschieht im vorliegenden Beispiel nach der Beziehung:

Bei diesem Ausdruck ist q, wie erwähnt, das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten von Schleifscheibe und Werkstück. Für die nachfolgende Beispielsrechnung sei q = 70 angenommen.

Die Größe dw ist der Werkstückdurchmesser und für das nachfolgende Beispiel werde von einem Wert dw = 30 mm ausgegangen. Die Größe vs ist die Schleifscheiben-Umfangsgeschwindigkeit. Für das nachfolgende Beispiel wird von einem Wert vs = 140 m/s ausgegangen.

Mit U ist in der oben angegebenen Beziehung der sogenannte Überdeckungsgrad bezeichnet, der sich deswegen ergibt, weil die Nebenschneide der Länge 1N bei Rotation des Werkstückes und axialer Zustellung jeweils Bereiche erfaßt, die bei der vorhergehenden Umdrehung des Werkstückes ebenfalls teilweise bereits von der Schleifscheibe erfaßt worden waren. Für den Überdeckungsgrad U gilt die Beziehung:

Diese Beziehung ist r der Kantenradius des Schleifwerkzeuges und für das vorliegende Beispiel sei von einem Wert r = 2 mm ausgegangen.

Mit R_t ist die angestrebte Rauhtiefe des geschliffenen Werkstückes bezeichnet und für das nachfolgende Beispiel wird von einem Wert R_t = 6, 4 μm ausgegangen.

Der Wert k ist eine dimensionsbehaftete Konstante, die für das vorliegende Berechnungsbeispiel mit k = 1 mm/Umdrehung angenommen wird.

Aus den vorstehend genannten Größen errechnet sich dann ein Überdeckungsgrad U = 3,125.

In der oben angegebenen Beziehung für die Länge 1N der Nebenschneide ist Vfa die axiale Zustellgeschwindigkeit, für die die Beziehung: gilt.

In dieser Beziehung ist nw die Werkstückdrehzahl. Wenn die Schleifscheiben-Umfangsgeschwindigkeit vs mit dem Betrag 140 m/s angenommen wird und das Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis q einen Wert von 70 hat, so ergibt dies eine Werkstückumfangsgeschwindigkeit v_w von 2 m/s. Mit einem Werkstückdurchmesser dw von 30 mm errechnet sich dann nach den bekannten Beziehungen die Werkstückdrehzahl n_w = 1273,88 Umdrehungen/Minute.

Mit dem vorstehend angegebenen Wert und der bereits erläuterten Konstante k = 1 mm/Umdrehung errechnet sich dann die axiale Zustellgeschwindigkeit zu Vfa = 636,94 mm/min..

Setzt man die berechneten Werte des Überdeckungsgrades U und der axialen Zustellgeschwindigkeit Vfa in die oben angegebene Beziehung für die Länge 1N der Nebenschneide ein, so ergibt sich schlußendlich ein Wert:

1N = 1,562 mm.

Der Freiwinkel wird in der Praxis so klein wie möglich eingestellt, beispielsweise mit einem Winkel = 1°. Der Grund dafür, den Freiwinkel so klein einzustellen, ist folgender:

Die Schleifscheibe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur ein einziges Mal zugestellt, bevor sie überhaupt in den Einsatz gelangt, sie muß vielmehr auch später während des Einsatzes, wie allgemein üblich, abgerichtet werden, damit die Schleifeigenschaften der Schleifscheibe auch nach längerer Benutzung erhalten bzw. wieder hergestellt werden.

Wenn nun aber die Schleifscheibe im Bereich der Nebenschneide in eine Richtung senkrecht zu dieser abgerichtet wird, so vergrößert sich die Länge 1N der Nebenschneide, weil sich an die Nebenschneide rückwärtig der weitere Abschnitt unter dem Freiwinkel anschließt. Um zu erreichen, daß die Länge 1N der Nebenschneide konstant bleibt, muß daher zusätzlich die Hauptschneide abgerichtet werden, um auf diese Weise die axiale Länge 1N der Nebenschneide wieder zu verkürzen. Man kann nun zeigen, daß bei gleich großer Zustellung des Abrichtwerkzeuges an der Hauptschneide und an der Nebenschneide, wie dies ohnehin aus technologischen Gründen gewünscht wird, die Länge 1N der Nebenschneide dann unverändert bleibt, wenn der Freiwinkel so klein wie möglich eingestellt wird, beispielsweise im Bereich 1° bis 3°.

Für die Steuerung des Schleifwerkzeuges werden daher im genannten Beispi.elsfall die Größen 1N = 1,562 mm und = 1° vorgegeben.

Beim Abrichten beträgt die Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit vsd zweckmäßigerweise etwa 30 m/s. Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten von Schleifscheibe und Abrichtrolle q_D wird zum Beispiel auf den Wert 0,8 festgelegt. Bei diesen Werten ergibt sich eine Oberflächenstruktur der Schleifscheibe, die gerade der gewünschten Wirkrauhtiefe Rt von 6 , 4 um entspricht. Unter Berücksichtigung eines Schleifscheibendurchmessers Ds von 600 mm errechnet sich aus der Schleifscheibenumfangsgeschwindigkeit vsd und dem Umfangsgeschwindigkeitsverhältnis q_D eine Schleifscheibendrehzahl ns von 955,42 min^-1. Die Umfangsgeschwindigkeit der Abrichtrolle VR berechnet sich in entsprechender Weise zu 24 m/s. Die Drehzahl der Abrichtrolle berechnet sich dann mit einem Rollendurchmesser DR von 200 mm zu 2293 min^-1.

Die Werte für die axiale und die radiale Zustellung ergeben sich in der Praxis aus der Korngröße d_K, die im vorliegenden Falle 0 , 2 mm betragen kann, multipliziert mit einem konstanten Faktor. Die axiale Zustellung S_D ergibt sich dann mit einem Faktor 0,4 zu 0,08 und die radiale Zustellung a_D in entsprechender Weise zu 0,005.

Aus der axialen Zustellung Sei pro Schleifscheibenumdrehung und der Schleifscheibendrehzahl ns errechnet sich dann die Zustellgeschwindigkeit der Abrichtrolle V_fd zu 76,43 mm/min.

Mit den vorstehend für einen Beispielsfall errechneten Werten steuert nun die Schleifmaschine mit dem Steuergerät 55 die Abrichtrolle 40 beispielsweise aus einer Position in Fig. 1 rechts von der Schleifscheibe 12 in einen Punkt, der in Verlängerung der dritten konischen Oberfläche 64 der Schleifscheibe 12 liegt. In dieser Position werden die Schleifscheibe 12 und die Abrichtrolle 40 in Rotation versetzt und gleichzeitig ein Kühlmittel zugeführt. Aus dem ersten Punkt in Verlängerung der dritten konischen Oberfläche 64 wird nun die Abrichtrolle 40 in einer X-Z-Steuerung entlang der dritten konischen Oberfläche 64 geführt, bis ein Punkt am Übergang von der dritten konischen Oberfläche 64 zur zweiten konischen Oberfläche 63, d.h. der Nebenschneide, erreicht ist. Die Schleifscheibe wird nun entlang der Nebenschneide über die Länge IN geführt und zwar in Z-Richtung, wie mit dem Pfeil 49 in Fig. 1 angedeutet. Nach Durchlaufen der Länge 1N wird die Steuerung wiederum umgeschaltet, so daß die Abrichtrolle 40 in X-Richtung, d.h. in Richtung des Pfeiles 48 in Fig. 1 entlang der Hauptschneide 30 verfahren wird.

Das Steuergerät 55 verfährt nun die Abrichtrolle 40 im Eilgang wieder zurück an den Ausgangspunkt.

Die auf diese Weise konditionierte Schleifscheibe 12 wird nun zum Hochgeschwindigkeits-Umfangsschleifen eingesetzt, wobei sich aus den bekannten Beziehungen für das bezogene Zeitspanvolumen Q'w ein Wert von 981,05 mm³ /mm s ergibt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit vw des Werkstückes bei 2 m/s und demzufolge die Drehzahl nw des Werkstückes bei 1273,88 U/min. liegt. Daraus ergibt sich die Zustellung pro Durchgang ae mit 0,5 mm, woraus folgt, daß bei dem vorgegebenen Aufmaß von 1 mm insgesamt zwei Durchgänge erforderlich sind.

Aufgrund der Länge 1N der Nebenschneide von 1,562 mm ergibt sich dann bei den genannten Prozeßparametern gerade die gewünschte Oberflächengüte.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Variante des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 besteht ein Unterschied insofern, als der Hauptschneidenwinkel nicht mehr 90° sondern beispielsweise 45° beträgt, so daß der helikoidale Übergang 66' als schraubenförmig gewundene Konusfläche entsteht. In diesem Falle hat man durch freie Wahl des Hauptschneidenwinkels noch einen dritten Parameter neben 1N und um optimale Verfahrensbedingungen zu erzeugen.

Schließlich zeigt Fig. 4 noch eine weitere Variante, die sich von den bisher geschilderten dadurch unterscheidet, daß die Schleifscheibenachse parallel zur Werkstückachse verläuft. Infolgedessen ist die Nebenschneidefläche 63'' eine kreiszylindrische Umfangsflache. Die Hauptschneidefläche 62'' kann, wie in Fig. 4 dargestellt, eine konische Fläche sein, so daß ein Hauptschneidenwinkel entsteht, der kleiner als 90° ist. Selbstverständlich kann aber die Hauptschneidefläche bei diesem Ausführungsbeispiel eine radiale, d.h. ebene Fläche sein, so daß sich auch hier ein Hauptschneidenwinkel von 90° einstellen würde.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten Ausführungsbeispiele nur eine kleine Auswahl aus den möglichen alternativen Lösungen darstellt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung realisiert werden können. Es versteht sich ferner, daß sich die geschilderten Ausführungsbeispiele auf den Fall der Bearbeitung von metallischen Werkstücken, insbesondere Wellen, Zapfen und dgl. beziehen, durch geeignete Einstellung der Prozeßgrößen läßt sich jedoch auch eine Anpassung an andere Werkstückarten vornehmen.

Schließlich ist das erfindungsgemäße Verfahren prinzipiell unabhängig davon, welche Art von Schleifscheiben verwendet wird. Allerdings ist bei dem angestrebten Hochgeschwindigkeits-Schälschleifverfahren, bei dem die Differenz von Rohmaß 60 und Fertigmaß 61 in der Größenordnung von einigen Millimetern liegen kann, eine Schleifscheibe 12 bevorzugt, die zumindest an ihrem Umfang mit CBN-Kristallen (CBN = cubid boron nitride) versehen ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abrichten einer Schleifscheibe (12), bei dem eine Abrichtrolle (40) mittels einer numerisch gesteuerten Mehrkoordinaten-Bewegungseinheit (46, 47) entlang einer rohen Oberfläche (30, 31) der Schleifscheibe (12) zur Erzeugung eines vorgegebenen Umfangsprofils (62 bis 64) der Schleifscheibe (12) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in Abhängigkeit von Prozeßparametern eines mittels der Schleifscheibe (12) nach dem Abrichten auszuführenden Schlexfvorgangs an einem Werkstück (20) ein Umfangsprofil (62 bis 64) bestimmt und dieses dann mittels der Abrichtrolle (40) an der Schleifscheibe (12) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, zum Abrichten einer Schleifscheibe (12) für einen nachfolgenden Hochgeschwindigkeits-Schälschleifvorgang mit hohem Zeitspanungsvolumen, bei dem eine Hauptschneidefläche (62) der Schleifscheibe (12) mit großer axialer Vorschubgeschwindigkeit (vz) einen helikoidalen Übergang (66) zwischen Rohmaß (60) und Fertigmaß (61) erzeugt und eine Nebenschneidefläche (63) auf dem Fertimaß (61) des Werkstücks (20) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge (1N) der Nebenschneidefläche (63) in Abhängigkeit von den Prozeßparametern eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneidefläche (62) derart erzeugt wird, daß sie entlang einer radialen Linie am helikoidalen Übergang (66) anliegt.

4. Verfahren nach Ansprch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschneidefläche (62' , 62'') derart erzeugt wird, daß sie entlang einer zu einer radialen Richtung geneigten Richtung am helikoidalen Übergang (66) anliegt.