EP1283761B1 - Verfahren zum schleifen von insbesondere nickel enthaltenden metallischen werkstücken - Google Patents

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EP1283761B1
EP1283761B1 EP01943274A EP01943274A EP1283761B1 EP 1283761 B1 EP1283761 B1 EP 1283761B1 EP 01943274 A EP01943274 A EP 01943274A EP 01943274 A EP01943274 A EP 01943274A EP 1283761 B1 EP1283761 B1 EP 1283761B1
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grinding
wheel
dressing
grinding wheel
speed
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Robert Schlechter
Andreas Paskuda
Harald Kulmitzer
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Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
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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
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/02—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor involving a reciprocatingly-moved work-table
    • 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
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/04—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of cylindrical or conical surfaces on abrasive tools or wheels
    • B24B53/053—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of cylindrical or conical surfaces on abrasive tools or wheels using a rotary dressing tool

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding, in particular, nickel-containing metallic workpieces, wherein a rotationally driven grinding wheel is continuously dressed by a rotationally driven dressing wheel during the grinding of the workpiece by continuous feed of the dressing wheel.
  • the continuous dressing of the grinding wheel has the consequence that the grinding wheel constantly maintains the exact shape. But it has the disadvantage of high grinding wheel consumption.
  • the grinding performance, the chip removal rate is determined by the table speed. This is set in the prior art so that the removal rate is less than 30 mm 3 / mms.
  • the feed speed of the dressing wheel is less than 1 ⁇ m / rev. related to the grinding wheel.
  • the grinding wheel rotation speed, ie the cutting speed is a maximum of 30 m / s.
  • the rotation of the dressing wheel is about 80% of the Schleifraditchiere and is in line with the grinding wheel.
  • the invention has for its object to increase the grinding performance.
  • the problem is solved by the invention specified in Anspuch 1.
  • the Abrichtzustell Malawi is dramatically increased to a value of between 1 and 2 microns / Umdr. lies.
  • the grinding wheel rotation speed is set to at least 45 m / s.
  • the feed rate (table speed) can be set with these parameters in such a way that the time removal volume is at least 90 mm 3 / mms.
  • the grinding wheel is made of a highly porous material which, for example, forms an air volume of 50%, the results can be improved even further.
  • the cutting speed can be increased to 60 m / s.
  • the chip removal volumes of more than 100 mm 3 / mms can be achieved, even for long-chipping nickel alloys.
  • the claim 3 accordingly requires a grinding wheel rotation speed of more than 50 m / s, preferably more than 60 m / s and a feed corresponding to a removal rate of more than 100 mm 3 / mms or 150 mm 3 / mms.
  • chip removal volumes of 300 mm 3 / mms At a wheel rotation speed of 80 m / s and a dressing feed speed of 2 ⁇ m / rev. can be achieved chip removal volumes of 300 mm 3 / mms.
  • the increase in the removal rate achieved by increasing the dressing delivery speed is explained by the fact that increasing the dressing delivery leads to an increase in tool sharpness. This is also blamed for the barely observable increase in normal force.
  • the method with the parameter sets according to the invention has the result that the grinding wheel wears faster.
  • the consumption of the grinding wheel is, however, surprisingly compensated by the increased removal rate, so that overall the grinding performance is increased.
  • the penetration depth of the working with its peripheral surface grinding wheel is preferred 3 mm.
  • the table speed can reach values over 1.8 m / min.
  • the grinding wheel removal by dressing is greater than the abrasion during grinding.
  • the device for grinding the workpiece 1 consists of a grinding wheel 2, which is continuously driven in rotation and is operated at a speed that it attacks with a sliding contact speed vs on the workpiece 1.
  • the direction of rotation is designated by the arrow 2 '.
  • the grinding wheel 2 is continuously dressed by a co-rotating 3 'dressing wheel 3, which is displaceable in the direction of the arrow 3 ".)
  • the dressing wheel rotates at about 80% of the grinding wheel speed
  • the grinding wheel 2 engages with its peripheral surface with a depth ae in the Workpiece 1, which is located on a movable table 4, which can be displaced in the direction indicated by arrow 4 'with the table speed vt.
  • the grinding wheel is made of a porous material. 25% of the volume is grain, 15% volume is a binder, 50% of the grinding wheel volume is air. It is a porous grinding wheel. It is especially suitable for nickel alloys.
  • the grinding wheel can have a particularly reinforced hub (not shown).
  • Particularly suitable for this purpose is a grinding wheel according to the Austrian patent application A 314/2000.
  • the parameters shown are operating parameters in which the in Fig. 1 shown device provides good sanding results.
  • the first parameter set corresponds to the prior art.
  • the second set of parameters shows how a slight increase in the grinding contact speed and a drastic increase in the Abfeichtzustell Supreme vfrd leads to an initially approximately proportional increase in the Zeitspanvolumens.
  • the in the Fig. 2 The parameter sets shown were determined by performing loop experiments in which the cutting speed vs and the infeed speed vfrd of the dressing wheel were kept constant and the feed (table speed) vt was increased stepwise.
  • the in Fig. 2 The value for the chip removal volume shown corresponds to the experiment with the highest feed, in which a sufficiently good sanding result was achieved.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von insbesondere Nickel enthaltende metallische Werkstücke, wobei eine drehangetriebene Schleifscheibe von einem drehangetriebenen Abrichtrad während des Schleifens des Werkstückes durch stetige Zustellung des Abrichtrades kontinuierlich abgerichtet wird.
  • Derartige Verfahren werden im Stand der Technik als CD-Schleifen bezeichnet. Das kontinuierliche Abrichten des Schleifrades hat zur Folge, dass das Schleifrad ständig die exakte Form beibehält. Es hat aber den Nachteil eines hohen Schleifscheibenverbrauchs. Die Schleifleistung, das Zeitspanvolumen wird durch die Tischgeschwindigkeit bestimmt. Diese ist beim Stand der Technik so eingestellt, dass das Zeitspanvolumen unter 30 mm3/mms beträgt. Beim Stand der Technik beträgt die Zustellgeschwindigkeit des Abrichtrades weniger als 1 µm/Umdr. bezogen auf die Schleifscheibe. Die Schleifscheibenumdrehungsgeschwindigkeit, also die Schnittgeschwindigkeit beträgt maximal 30 m/s. Die Umdrehung des Abrichtrades beträgt etwa 80% der Schleifraddrehzahl und ist gleichlaufend zur Schleifscheibe.
  • Aus der US 4,475,321 A ist ein Verfahren zum Schleifen von insbesondere Nickel enthaltene metallischen Werkstücken bekannt, wobei eine drehangetriebene Schleifscheibe von einem drehangetriebenen Abrichtrad während des Schleifens des Werkstücks durch stetige Zustellung des Abrichtrades kontinuierlich abgerichtet wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schleifleistung zu erhöhen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspuch 1 angegebene Erfindung. Im Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Abrichtzustellgeschwindigkeit drastisch gesteigert ist auf einen Wert, der zwischen 1 und 2 µm/Umdr. liegt. Die Schleifscheibenumdrehungsgeschwindigkeit wird auf mindestens 45 m/s eingestellt. Der Vorschub (Tischgeschwindigkeit) kann bei diesen Parametern so eingestellt werden, dass das Zeitspanvolumen mindestens 90 mm3/mms beträgt. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass eine starke Erhöhung der Abrichtzustellgeschwindigkeit und nur eine vergleichsweise moderate Erhöhung der Schleifscheibenumdrehungsgeschwindigkeit zu einer überproportionalen Steigerung des Zeitspanvolumens führt. Überraschenderweise hat sich auch herausgestellt, dass bei der Steigerung des Zeitspanvolumens durch Erhöhung der Tischgeschwindigkeit die auf den Tisch wirkenden Normalkräfte nahezu konstant bleiben und nicht mit ansteigen. Wird das Schleifrad aus einem hoch porösem Material gefertigt, welches beispielsweise ein Luftvolumen von 50% ausbildet, so lassen sich die Ergebnisse noch verbessern. Die Schnittgeschwindigkeit lässt sich auf 60 m/s heraufsetzen. Dann lassen sich die Zeitspanvolumina von mehr als 100 mm3/mms erreichen, die sogar für langspanende Nickellegierungen. Der Anspruch 3 verlangt dementsprechend eine Schleifscheibenumdrehungsgeschwindigkeit von mehr als 50 m/s bevorzugt mehr als 60 m/s und einen Vorschub, der einen Zeitspanvolumen von mehr als 100 mm3/mms bzw. 150 mm3/mms entspricht. Bei einer Schleifscheibenumdrehungsgeschwindigkeit von 80 m/s und einer Abrichtzustellgeschwindigkeit von 2 µm/Umdr. lassen sich Zeitspanvolumina von 300 mm3/mms erreichen. Die durch Erhöhung der Abrichtzustellgeschwindigkeit erreichte Steigerung des Zeitspanvolumens wird damit erklärt, dass die Erhöhung der Abrichtzustellung zu einer Erhöhung der Werkzeugschärfe führt. Dies wird auch für die kaum beobachtbare Steigerung der Normalkraft verantwortlich gemacht. Das Verfahren mit den erfindungsgemäßen Parametersätzen hat zwar zur Folge, dass die Schleifscheibe schneller abnutzt. Der Verbrauch der Schleifscheibe wird aber überraschenderweise durch das erhöhte Zeitspanvolumen ausgeglichen, so dass insgesamt die Schleifleistung erhöht ist. Die Eindringtiefe der mit ihrer Umfangsfläche arbeitenden Schleifscheibe beträgt bevorzugt 3 mm. Die Tischgeschwindigkeit kann Werte über 1,8 m/min erreichen. Der Schleifscheibenabtrag durch das Abrichten ist größer, als der Abrieb beim Schleifen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand beigefügter Figuren erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in schematischer Darstellung die Vorrichtung zu Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
    Fig. 2
    Parametersätze, bei denen optimale Schleifergebnisse erzielt werden können.
  • Die Vorrichtung zum Schleifen des Werkstückes 1 besteht aus einer Schleifscheibe 2, die kontinuierlich drehangetrieben wird und mit einer Drehzahl betrieben wird, dass sie mit einer Schleifkontaktgeschwindigkeit vs am Werkstück 1 angreift. Die Drehrichtung ist mit dem Pfeil 2' bezeichnet.
  • Die Schleifscheibe 2 wird kontinuierlich von einem gleichlaufendem 3' Abrichtrad 3, welches in Richtung des Pfeiles 3" verlagerbar ist, abgerichtet. Das Abrichtrad dreht mit etwa 80 % der Schleifscheibendrehzahl. Zum Schleifen greift die Schleifscheibe 2 mit ihrer Umfangsfläche mit einer Tiefe ae in das Werkstück 1 ein, welches auf einem beweglichen Tisch 4 liegt, welcher in die mit Pfeil 4' gezeichnete Richtung mit der Tischgeschwindigkeit vt verlagert werden kann.
  • Die Schleifscheibe besteht aus einem porösen Material. 25 % des Volumens sind Korn, 15 % Volumens ist ein Binder, 50 % des Schleifscheibenvolumens ist Luft. Es handelt sich um eine poröse Schleifscheibe. Sie ist besonders für Nickellegierungen geeignet.
  • Um die zu höheren Zeitspanvolumina auftretenden großen Horizontalkräfte aufnehmen zu können, kann die Schleifscheibe eine besonders verstärkte, nicht dargestellte Nabe aufweisen. Besonders eignet sich hierzu eine Schleifscheibe gemäß der Österreichischen Patentanmeldung A 314/2000.
  • Bei den in Fig. 2 dargestellten Parametern handelt es sich um Betriebsparameter, bei denen die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung gute Schleifergebnisse liefert. Der erste Parametersatz entspricht dem Stand der Technik. Der zweite Parametersatz zeigt, wie eine geringfügige Steigerung der Schleifkontaktgeschwindigkeit und eine drastische Steigerung der Abtrichtzustellgeschwindigkeit vfrd zu einer zunächst etwa proportionalen Steigerung des Zeitspanvolumens führt.
  • Eine weitere Steigerung der Kontaktgeschwindigkeit vs auf 45 m/s führt bei einer nahezu lediglichen Verdoppelung der Schleifkontaktgeschwindigkeit zu einer mehr als Vervierfachung des Zeitspanvolumens gegenüber des Parametersatz des Standes der Technik.
  • Bei einer Kontaktgeschwindigkeit von 50 m/s ist bei einer Abrichtzustellgeschwindigkeit von 1,5 µm/Umdr. sogar ein Zeitspanvolumen von 150 mm3/mms möglich. Steigert man die Kontaktgeschwindigkeit auf 80 m/s so ist bei einer Abrichtzustellgeschwindigkeit von 2 µm/Umdr. sogar ein Zeitspanvolumen von 300 mm3/mms möglich.
  • Die in der Fig. 2 dargestellten Parametersätze wurden ermittelt, indem Schleifexperimente durchgeführt wurden, bei denen die Schnittgeschwindigkeit vs und die Zustellgeschwindigkeit vfrd des Abrichtrades konstant gehalten wurde und der Vorschub (Tischgeschwindigkeit) vt schrittweise erhöht wurde. Der in Fig. 2 dargestellte Wert für das Zeitspanvolumen entspricht dem Experiment mit dem höchsten Vorschub, bei dem ein genügend gutes Schleifergebnis erzielt wurde.
  • Alle offenbarten Merkmale der Erfindung sind (für sich) erfindungswesentlich.

Claims (3)

  1. Verfahren zum Schleifen von insbesondere Nickel enthaltenden metallischen Werkstücken, wobei eine drehangetriebene Schleifscheibe (2) von einem drehangetriebenen Abrichtrad (3) während des Schleifens des Werkstückes (1) durch stetige Zustellung (vfrd) des Abrichtrades kontinuierlich abgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abrichtzustellgeschwindigkeit von 1 bis 2 µm pro Umdrehung der Schleifscheibe und einer Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe (vs) von mindestens 45 m/s der Vorschub (vt) so eingestellt wird, dass das Zeitspanvolumen mindestens 90 mm3/mms ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein hochporiges Schleifrad insbesondere mit einem 50%igen Luftvolumen.
  3. Verfahren Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schleifscheibenumdrehungsgeschwindigkeit von mehr als 50 m/s bevorzugt mehr als 60 m/s und einem Vorschub, der einem Zeitspanvolumen von mehr als 100 mm3/mms bzw. mehr als 150 mm3/mms entspricht.
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