EP0569770A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs - Google Patents
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- EP0569770A1 EP0569770A1 EP93106771A EP93106771A EP0569770A1 EP 0569770 A1 EP0569770 A1 EP 0569770A1 EP 93106771 A EP93106771 A EP 93106771A EP 93106771 A EP93106771 A EP 93106771A EP 0569770 A1 EP0569770 A1 EP 0569770A1
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- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
- B24D18/0018—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for by electrolytic deposition
Definitions
- the invention relates to a method for producing a grinding tool, preferably for profile grinding.
- the tool consists of a base body which corresponds to the shape of the workpiece to be manufactured from its radial section profile; it is coated with a single-layer layer of abrasive crystals, preferably CBN or diamond, by means of a galvanic or chemical process.
- These tools have a mostly metallic base body, which has already been precisely profiled and corresponds to the profile that the finished grinding tool must have in order to generate the desired profile shape on the workpiece when the tool moves in the kinematics specified by the machine .
- the profile of the base body is smaller than the target profile by an equidistant amount; this difference is filled in that a single-layer coating of abrasive crystals, preferably diamond or boron nitride, is applied and fixed by a chemical or galvanic process.
- Such tools do not require a dressing process, but can be used directly in production. It is crucial for the quality of the tool, however, that the galvanic or chemical fixing process takes place in such a way that only a single layer of abrasive particles is formed on the entire working surface of the tool.
- the invention is therefore based on the object of creating a novel method for producing such a grinding tool which ensures an enlargement of the chip chambers and thus leads to an increase in the efficiency of the tool.
- the solution to the problem by the invention is characterized in that the galvanic or chemical coating of the base body of the grinding wheel is carried out with a mixture of abrasive crystals and non-cut crystals or grains of similar dimensions to that of the abrasive grains and that before the tool is used for the first time Crystals or grains that cannot be cut can be removed or at least reset by a mechanical, chemical or electrochemical process.
- the crystals that cannot be cut are preferably glass crystals.
- a single-layer, densely packed coating of abrasive crystals and crystals or grains that cannot be cut is first formed, as in the conventional tool.
- the proportion of the non-cutting crystals or grains in the total mixture should preferably be between 30 and 70 percent by volume. Since - if the abrasive crystals and crystals that cannot be cut are mixed well - the grains will statistically adhere to the metallic base body, chip chambers will be distributed evenly over the working surface of the grinding tool, which will result after the crystals that have not been cut out have been removed.
- the grinding tool manufactured with the new method achieves a longer service life, since there are better machining conditions after sufficiently large chip chambers are available for the grinding chips. For the same reason, there is a better oil supply at the interface.
- the grinding tool 1 consists of a base body 2, which corresponds to the profile of the workpiece to be manufactured from its radial section profile. It was first coated with a mixture of abrasive crystals 3 and non-cutable crystals or grains 4 of the same size as that of the abrasive grains 3 (see FIG. 2). The abrasive crystals 3 and the non-cutable crystals 4 were fixed here by a galvanic process; Nickel was used here as the fixing material, so that the grains are bound to the base body 2 by a nickel layer 5.
- the crystals or grains that cannot be cut must either be removed by a mechanical, chemical or electrochemical process, or at least reset.
- the result of the procedure is shown in FIG. 3: only a remainder 6 remains of the detached crystals which cannot be cut, but this has no significance for the grinding process.
- Large savings chambers have now formed between the abrasive crystals 3, which ensure the correct and efficient use of the grinding tool.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, vorzugsweise für das Profilschleifen von Zahnrädern. Es besteht aus einem metallischen Grundkörper (2), der von seinem Radialschnitt-Profil her der zu fertigenden Form des Werkstücks entspricht und der mit einer einlagigen Schicht von Abrasivkristallen (3), vorzugsweise CBN oder Diamant, mittels eines galvanischen oder chemischen Verfahrens beschichtet ist. Erfindungsgemäß erfolgt die Beschichtung des Grundkörpers mit einer Mischung aus Abrasivkristallen (3) und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern (4, 6) derselben Abmessung. Vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs werden die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren herausgelöst oder zumindest zurückgesetzt. Vorzugsweise werden 30 - 70 Volumenprozent nicht schneidfähiger Kristalle am Kristallgemisch in Form von Glaskristallen eingesetzt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren bekommt das Schleifwerkzeug größere Sparkammern, woraus eine höhere Leistungsfähigkeit resultiert. <IMAGE>
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, vorzugsweise für das Profilschleifen. Das Werkzeug besteht aus einem Grundkörper, der von seinem Radialschnittprofil her der zu fertigenden Form des Werkstucks entspricht; er ist mit einer einlagigen Schicht von Abrasivkristallen, vorzugsweise CBN oder Diamant, mittels eines galvanischen oder chemischen Verfahrens beschichtet.
- Insbesondere in der Großserienfertigung von Zahnrädern, vor allem in der Pkw-Industrie, stellt bis heute die Herstellung qualitativ hochwertiger Zahnräder einen hohen Aufwand dar. Nachdem die Zahnräder im Regelfall durch Wälzfräsen oder Walzstoßen vorbearbeitet sind, werden die Zahnflanken zwecks Erhöhung der Lebensdauer gehärtet. Einerseits durch die relativ ungenaue Vorbearbeitung und andererseits durch das Härten (Härteverzüge) ist die Profilgenauigkeit des Zahnrades nicht ausreichend, um den sehr hohen Qualitätsanforderungen hinsichtlich Tragfähigkeit, Geräuschverhalten, Schwingungsarmut, Komfort etc. zu genügen. Daher schließt sich in der Regel ein Hartfeinbearbeitungsverfahren an, mit dem dem Zahnflankenprofil die exakte Kontur verliehen wird. Dabei werden mittlerweile auch im Pkw-Bereich Profilgenauigkeiten in einem Toleranzband von wenigen Mikrometern verlangt.
- Für die Hartbearbeitung haben sich überwiegend Schleifverfahren durchgesetzt, z.B. das Formschleifen, das Teilwälzschleifen oder das kontinuierliche Wälzschleifen. Im Bereich des Formschleifens haben sich galvanisch beschichtete CBN-Schleifscheiben bewährt, die im Gegensatz zu den konventionellen, abzurichtenden Schleifscheiben eine wesentlich höhere Standmenge erreichen und hohen Qualitätsanforderungen genügen.
- Diese Werkzeuge weisen einen meist metallischen Grundkörper auf, der bereits exakt auf Profil gebracht worden ist und demjenigen Profil entspricht, das das fertige Schleifwerkzeug besitzen muß, um - bei Bewegung des Werkzeugs in der von der Maschine vorgegebenen Kinematik - die gewünschte Profilform am Werkstück zu erzeugen. Das Profil des Grundkörpers ist jedoch um einen äquidistanten Betrag kleiner als das Sollprofil; diese Differenz wird dadurch ausgefüllt, daß ein einschichtiger Belag aus Abrasivkristallen, vorzugsweise Diamant oder Bornitrid, aufgebracht und durch einen chemischen oder galvanischen Prozeß fixiert wird. Solche Werkzeuge bedürfen keines Abrichtvorganges, sondern können direkt in der Fertigung eingesetzt werden. Entscheidend für die Qualität des Werkzeugs ist jedoch, daß der galvanische oder chemische Fixierungsprozeß in der Art und Weise abläuft, daß sich an der gesamten Arbeitsfläche des Werkzeugs stets nur ein einschichtiger Belag aus Abrasivpartikeln bildet.
- Im praktischen Einsatz solcher Werkzeuge haben sich jedoch eine Reihe von Nachteilen herausgestellt: Die Abrasivkristalle lagern sich beim galvanischen bzw. chemischen Fixierungsprozeß dicht nebeneinander ab, so daß Korn neben Korn zu liegen kommt. Die für den Zerspanungsprozeß notwendigen Sparkammern zwischen den Körnern sind daher sehr klein, was zu Problemen führt, wenn dem Werkzeug eine hohe Zerspanleistung abgefordert wird, d.h. wenn ein möglichst hoher Wert für das vom Werkstück abgetragene Zerspanungsvolumen pro Zeiteinheit angestrebt ist. Wird ein solches Schleifwerkzeug trotzdem hoch belastet, ist ein früheres Standzeitende zu erwarten, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Hartfeinbearbeitungsverfahrens sinkt. Bedingt durch die relativ kleinen Spankammern wird zudem die Abfuhr der Schleifspäne durch das Kühlschmiermittel erschwert, woraus sich eberfalls das Abfallen der Leistungswerte des Werkzeugs erklären läßt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren für die Herstellung eines solchen Schleifwerkzeugs zu schaffen, das eine Vergrößerung der Spankammern sicherstellt und so zu einer Erhöhung der Effizienz des Werkzeugs führt.
- Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische bzw. chemische Beschichtung des Grundkörpers der Schleifscheibe mit einer Mischung aus Abrasivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern ähnlicher Abmessungen wie die der abrasiven Körner erfolgt und daß vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren wieder herausgelöst oder zumindest zurückgesetzt werden. Die nicht schneidfähigen Kristalle sind dabei vorzugsweise Glaskristalle.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren bildet sich zunächst - wie beim konventionellen Werkzeug - ein einschichtiger, dicht gepackter Belag aus Abrasivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern aus. Durch das Herauslösen oder zumindest Zurücksetzen der nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner entstehen dann jedoch zwischen den Abrasivkristallen größere Zwischenräume, die als Spankammern fungieren. Der Anteil der nicht schneidenden Kristalle oder Körner an der Gesamtmischung soll vorzugsweise zwischen 30 und 70 Volumenprozent betragen. Da sich - gutes Vermischen der Abrasivkristalle und nicht schneidfähigen Kristalle vorausgesetzt - die Anlagerung der Körner am metallischen Grundkörper statistisch vollziehen wird, ergeben sich über die Arbeitsflache des Schleifwerkzeugs gleichmäßig verteilte Spankammern, die nach dem Herauslösen der nicht schneidfähigen Kristalle entstehen.
- Dadurch erreicht das mit dem neuartigen Verfahren hergestellte Schleifwerkzeug eine höhere Standzeit, da bessere Zerspanungsverhältnisse gegeben sind, nachdem ausreichend große Spankammern für die Schleifspäne zur Verfügung stehen. Aus demselben Grund kommt es auch zu einer besseren Ölversorgung an der Schnittstelle.
- In der Zeichnung ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Schleifwerkzeug dargestellt.
- Figur 1 zeigt einen Radialquerschnitt des rotationssymmetrischen Schleifwerkzeugs,
- Figur 2 stellt einen Ausschnitt aus der Arbeitsfläche des Schleifwerkzeugs dar, und zwar unmittelbar nach der erfindungsgemäßen Beschichtung, und
- Figur 3 zeigt denselben Ausschnitt aus der Arbeitsfläche, wobei jetzt die nicht schneidfähigen Kristalle aus der Arbeitsfläche des Werkzeugs herausgelöst bzw. zurückgesetzt worden sind.
- Das Schleifwerkzeug 1 besteht aus einem Grundkörper 2, der von seinem Radialschnitt-Profil her dem zu fertigenden Profil des Werkstücks entspricht. Er wurde zunächst mit einer Mischung aus Abrasivkristallen 3 und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern 4 derselben Abmessung wie die der abrasiven Körner 3 beschichtet (siehe Figur 2). Die Fixierung der Abrasivkristalle 3 und der nicht schneidfähigen Kristalle 4 erfolgte hier durch einen galvanischen Prozeß; als Fixierungsmaterial wurde hier Nickel verwendet, so daß die Körner durch eine Nickelschicht 5 an den Grundkörper 2 gebunden sind.
- Vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs müssen die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren entweder herausgelöst, zumindest aber zurückgesetzt werden. Das Ergebnis der Prozedur ist in Figur 3 dargestellt: Von den herausgelösten, nicht schneidfähigen Kristallen ist hier nur ein Rest 6 übriggeblieben, der jedoch für den Schleifprozeß keine Bedeutung hat. Zwischen den Abrasivkristallen 3 haben sich nunmehr große Sparkammern gebildet, die einen einwandfreien und effizienten Einsatz des Schleifwerkzeugs gewährleisten.
-
- 1
- Schleifwerkzeug
- 2
- Grundkörper
- 3
- Abrasivkristalle
- 4
- Nicht schneidfähige Kristalle
- 5
- Nickelschicht
- 6
- Rest eines nicht schneidfähigen Kristalls
Claims (3)
- Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, vorzugsweise für das Profilschleifen, das aus einem Grundkörper (2) besteht, der von seinem Radialschnitt-Profil her der zu fertigenden Form des Werkstücks entspricht, der mit einer einlagigen Schicht von Abrasivkristallen, vorzugsweise CBN oder Diamant, mittels eines galvanischen oder chemischen Verfahrens beschichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung mit einer Mischung aus Abrasivkristallen (3) und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern (4) ähnlicher Abmessungen wie die der Abrasivkristalle (3) erfolgt und daß vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren wieder herausgelöst oder zumindest zurückgesetzt werden. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht schneidfähigen Kristalle Glaskristalle sind.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der nicht schneidenden Kristalle oder Körner an dem Gemisch aus Abrasivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern 30 bis 70 Volumenprozent beträgt.
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