EP1350599A2 - Verfahren zum Schleifen von Profilen an Werkstücken - Google Patents

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EP1350599A2
EP1350599A2 EP03002872A EP03002872A EP1350599A2 EP 1350599 A2 EP1350599 A2 EP 1350599A2 EP 03002872 A EP03002872 A EP 03002872A EP 03002872 A EP03002872 A EP 03002872A EP 1350599 A2 EP1350599 A2 EP 1350599A2
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EP
European Patent Office
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grinding wheel
grinding
profile
axis
workpiece
Prior art date
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EP03002872A
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EP1350599A3 (de
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Hans-Robert Dr. Meyer
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Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
Original Assignee
Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
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    • 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
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/0084—Other grinding machines or devices the grinding wheel support being angularly adjustable
    • 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
    • B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • 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
    • B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • B24B53/08—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels controlled by information means, e.g. patterns, templets, punched tapes or the like

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding profiles Workpieces according to the preamble of claim 1.
  • any profiles on metallic workpieces e.g. on Profile cutters with cutting edges made of tool steel, hard metal, polycrystalline Diamond or other high-hard cutting materials for wood and Metalworking CNC-controlled grinding machines are often used.
  • the grinding wheels are mostly peripheral grinding wheels, i.e. With abrasive coating on the outer circumference, which removes the workpiece causes.
  • the grinding wheels are driven in rotation, and that Feed movement of grinding wheel and / or workpiece takes place through the CNC control, mostly in several coordinates.
  • It has to be Grinding surface profile must be adapted to the required profile tension on the workpiece. Are e.g. To grind radii on the workpiece, the grinding surface must be a Have profile, the maximum radius of the profile radius on the workpiece equivalent.
  • the feed movement can also be CNC-controlled or conventional be performed. Through the feed movement in several The desired profile is then generated on the workpiece using coordinates.
  • the profile trains contain the various geometric elements, such as straight lines, Circles, ellipses, tangents, etc.
  • the profile accuracy is often just a few micrometers, often with small radii of just a few Millimeters occur.
  • the attainable profile accuracy on the workpiece depends on mechanical equipment, e.g. on the accuracy of the CNC control. But it also depends on the wear of the grinding wheel. The bigger the Wear of the grinding wheel per grinding stroke along the profile train is the more the profile deviation generated is greater. Grinding wheels are predominant with extremely hard abrasives such as diamond or cubic crystalline Boron nitride equipped to keep wear to a minimum. Nevertheless, it cannot be avoided.
  • the profile accuracy generated depends not only on the wear of the grinding wheel in the radial direction, but also from the change of profile Grinding wheel. For example, initially with a grinding wheel Radius profile worked, so the profile radius of the disc at the Programming of the CNC control are taken into account. If the changes Profile radius, which results in uneven loading during grinding cannot be prevented, either the CNC program must new pane profile can be adjusted or the pane profile can be reworked. The latter can be done by dressing in the machine or by reworking happen outside the machine, but is in any case complex and leads to additional idle times. It is known the profile of a To extend the grinding wheel by adjusting the wheel specification to the Load during grinding is adjusted.
  • the invention has for its object a method for grinding Profiles on workpieces with the help of rotating driven peripheral grinding wheels specify where the washer profile is relative can be kept constant for a long time.
  • the grinding wheel is during the Grinding process around an axis perpendicular to the axis of rotation of the grinding wheel and pivoted perpendicular to the axis of symmetry of the disc profile.
  • the grinding wheel is pivoted continuously during the grinding process by a predetermined angular range that a collision between the grinding wheel and the work piece is prevented.
  • the swivel angle should be chosen as large as possible, but one Collision must be avoided. Because during the grinding process continuously other radius areas of the disc circumference with the If the workpiece is engaged, the grinding wheel profile is retained longer. Wear occurs essentially evenly over the area of the Disc circumference instead, which is in engagement with the workpiece.
  • the pivoting around the constant pivot axis i.e. preferably the Axis of symmetry of the disc profile, can be done with the help of a CNC control be carried out so that a constant removal is achieved or the Delivery remains constant.
  • a grinding wheel 10 is indicated in FIG. 1. It is a so-called Circumferential grinding wheel with an abrasive coating 12 on the circumference of a very hard material, such as diamond or cubic crystalline Boron nitride is formed. The profile of the disk circumference is circular.
  • the Grinding wheel 10 is in a machine tool, not shown, by one Axis of rotation 14 is driven in rotation at a speed n Workpiece indicated with a profile train 18, which with the grinding wheel 10 to be processed.
  • the grinding wheel 10 um delivered an amount z and advanced in the direction v. With the help of the used CNC control ensures that the grinding wheel 10 the Profile train 18 follows.
  • FIG. 2 Another possibility is indicated in FIG. 2 when pivoting the grinding wheel 10 to keep the infeed constant. This happens in that the axis 20, which is perpendicular to the axis of rotation 14, in turn is pivoted along an arc 24 in such a way that despite one continuous change in the areas of engagement of the grinding wheel covering 12 the infeed remains constant with the workpiece. This is shown in Fig. 2 different angular positions of the grinding wheel 10 indicated.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
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Abstract

Verfahren zum Schleifen von Profilen an Werkstücken (16) mit Hilfe einer drehend angetriebenen Umfangsschleifscheibe (10), die mit Hilfe einer CNC-Steuerung dem Profilzug entlang bewegt wird, wobei die Schleifscheibe (10) selbst am Umfang im Querschnitt ein bogenförmiges Profil aufweist, wobei die Schleifscheibe (10) während des Schleifvorgangs um eine Achse (20) senkrecht zur Drehachse (14) der Schleifscheibe (10) und senkrecht zur Vorschubbewegung verschwenkt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schleifen von Profilen an Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum Schleifen von beliebigen Profilen an metallischen Werkstücken, z.B. an Profilfräsern mit Schneiden aus Werkzeugstahl, Hartmetall, polykristallinem Diamant oder anderen hochharten Schneidwerkstoffen zur Holz- und Metallbearbeitung werden häufig CNC-gesteuerte Schleifmaschinen verwendet. Die Schleifscheiben sind zumeist Umfangsschleifscheiben, d.h. mit am äußeren Umfang befindlichem Schleifbelag, der den Abtrag am Werkstück bewirkt. Die Schleifscheiben werden rotierend angetrieben, und die Vorschubbewegung von Schleifscheibe und/oder Werkstück erfolgt durch die CNC-Steuerung, zumeist in mehreren Koordinaten. Dabei muss das Schleifbelagprofil dem geforderten Profilzug am Werkstück angepasst sein. Sind z.B. Radien am Werkstück zu schleifen, dann muss der Schleifbelag ein Profil aufweisen, dessen maximaler Radius dem Profilradius am Werkstück entspricht. Auch die Zustellbewegung kann CNC-gesteuert sein oder konventionell durchgeführt werden. Durch die Vorschubbewegung in mehreren Koordinaten wird dann das gewünschte Profil am Werkstück erzeugt.
Die Profilzüge enthalten die verschiedenen Geometrieelemente, wie Geraden, Kreise, Ellipsen, Tangenten u.Ä. Die Profilgenauigkeit beträgt häufig nur wenige Mikrometer, wobei häufig auch kleine Radien von wenigen Millimetern auftreten.
Um einen präzisen Abtrag zu erzielen, ist bekannt geworden, mit Hilfe der CNC-Steuerung die Drehachse der Schleifscheibe jeweils tangential zum Profilzug einzustellen. Dies ist jedoch bei der Bearbeitung von konkaven Radien mit eingeschlossenen Winkeln größer 120° aus Gründen der Kollision schwierig, meist unmöglich.
Die erzielbare Profilgenauigkeit am Werkstück ist zunächst abhängig von der maschinellen Ausrüstung, z.B. von der Genauigkeit der CNC-Steuerung. Sie ist aber auch abhängig vom Verschleiß der Schleifscheibe. Je größer der Verschleiß der Schleifscheibe je Schleifhub längs dem Profilzug ist, desto größer ist die erzeugte Profilabweichung. Schleifscheiben werden überwiegend mit hochharten Schleifmitteln, wie Diamant oder kubisch kristallinem Bornitrid ausgerüstet, um den Verschleiß möglichst gering zu halten. Gleichwohl ist er nicht zu vermeiden.
Die erzeugte Profilgenauigkeit hängt nicht nur vom Verschleiß der Schleifscheibe in radialer Richtung ab, sondern auch von der Profiländerung der Schleifscheibe. Wird zum Beispiel anfänglich mit einer Schleifscheibe mit Radiusprofil gearbeitet, so muss der Profilradius der Scheibe bei der Programmierung der CNC-Steuerung berücksichtigt werden. Ändert sich der Profilradius, was bei ungleichmäßiger Belastung während des Schleifens nicht verhindert werden kann, muss entweder das CNC-Programm dem neuen Scheibenprofil angepasst oder das Scheibenprofil nachgearbeitet werden. Letzteres kann durch Abrichten in der Maschine oder durch Nacharbeit außerhalb der Maschine geschehen, ist jedoch in jedem Fall aufwändig und führt zu zusätzlichen Nebenzeiten. Es ist bekannt, die Profilhaltigkeit einer Schleifscheibe dadurch zu verlängern, dass die Scheibenspezifikation auf die Belastung beim Schleifen abgestimmt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schleifen von Profilen an Werkstücken mit Hilfe von drehend angetriebenen Umfangsschleifscheiben anzugeben, bei dem das Scheibenprofil über eine relativ lange Zeit konstant gehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Schleifscheibe während des Schleifvorgangs um eine Achse senkrecht zur Drehachse der Schleifscheibe und senkrecht zur Symmetrieachse des Scheibenprofils geschwenkt. Vorzugsweise erfolgt die Verschwenkung der Schleifscheibe kontinuierlich während des Schleifvorgangs um einen vorgegebenen Winkelbereich, der eine Kollision von Schleifscheibe und Werksütck verhütet.
Der Schwenkwinkel ist so groß wie möglich zu wählen, wobei jedoch eine Kollision vermieden werden muss. Dadurch, dass während des Schleifvorgangs kontinuierlich andere Radiusbereiche des Scheibenumfangs mit dem Werkstück in Eingriff sind, bleibt das Schleifscheibenprofil länger erhalten. Ein Verschleiß findet im Wesentlichen gleichmäßig über den Bereich des Scheibenumfangs statt, der mit dem Werkstück in Eingriff ist.
Die Verschwenkung um die konstante Schwenkachse, d.h. vorzugsweise die Symmetrieachse des Scheibenprofils, kann mit Hilfe einer CNC-Steuerung vorgenommen werden, sodass ein konstanter Abtrag erzielt wird bzw. die Zustellung konstant bleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1
zeigt schematisch die Bearbeitung eines Werkstücks mit einer rotierenden Schleifscheibe.
Fig. 2
zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch in leicht abgewandelter Form.
In Fig. 1 ist eine Schleifscheibe 10 angedeutet. Sie ist eine so genannte Umfangsschleifscheibe mit einem Schleifbelag 12 am Umfang, der von einem sehr harten Material, beispielsweise Diamant oder kubisch kristallines Bornitrid gebildet ist. Das Profil des Scheibenumfangs ist kreisförmig. Die Schleifscheibe 10 wird in einer nicht gezeigten Werkzeugmaschine um eine Drehachse 14 rotierend angetrieben mit einer Drehzahl n. Bei 16 ist ein Werkstück angedeutet mit einem Profilzug 18, das mit der Schleifscheibe 10 bearbeitet werden soll. Zu diesem Zweck wird die Schleifscheibe 10 um einen Betrag z zugestellt und in Richtung v vorbewegt. Mit Hilfe der eingesetzten CNC-Steuerung wird dafür gesorgt, dass die Schleifscheibe 10 dem Profilzug 18 nachfährt. Würde die Schleifscheibe 10 jeweils in ihrer Ebene während des Vorschubs bewegt, wären verschiedene Abschnitte des Schleifbelages 12 mit dem Werkstück 16 unterschiedlich lang im Eingriff. Es kann daher zu einem unterschiedlichen Verschleiß des Schleifbelags kommen, wodurch sich das Profil der Schleifscheibe 10 ändert. Daher wird die Schleifscheibe 10 um eine Achse 20, die senkrecht zur Drehachse 14 und senkrecht zur Vorschubrichtung v verläuft, in Richtung des Doppelpfeils 22 verschwenkt. Findet dieses Verschwenken zyklisch statt mit einem vorzugsweise großen Schwenkwinkel von z.B. 120°, findet eine gleichmäßige Belastung des Schleifscheibenprofils statt, sodass es seine Form beibehält, auch wenn ein Verschleiß auftritt, was normalerweise nicht zu verhindern ist.
Da bei einer Verschwenkung der Schleifscheibe um einen Schwenkpunkt, der nicht der Mittelpunkt eines radialen Schleifbelagprofils ist, um einen Winkel α sich der Abstand des Eingriffsbereichs des Schleifbelages 12 zum Werkstück ändert, muss die CNC-Steuerung dafür sorgen, dass in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel dieser Abstand bzw. die Zustellung konstant ist.
In Fig. 2 wird eine andere Möglichkeit angedeutet, bei einem Verschwenken der Schleifscheibe 10 die Zustellung konstant zu halten. Dies geschieht dadurch, dass die Achse 20, die senkrecht auf der Drehachse 14 steht, ihrerseits verschwenkt wird entlang eines Bogens 24 dergestalt, dass trotz einer kontinuierlichen Änderung der Eingriffsbereiche des Schleifscheibenbelags 12 mit dem Werkstück die Zustellung konstant bleibt. Dies ist in Fig. 2 durch verschiedene Winkellagen der Schleifscheibe 10 angedeutet.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Schleifen von Profilen an Werkstücken mit Hilfe einer drehend angetriebenen Umfangsschleifscheibe, die mit Hilfe einer CNC-Steuerung dem Profilzug entlang bewegt wird, wobei die Schleifscheibe selbst am Umfang im Querschnitt ein bogenförmiges Profil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe während des Schleifvorgangs um eine Achse senkrecht zur Drehachse der Schleifscheibe und senkrecht zur Vorschubbewegung verschwenkt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifscheibe während des Schleifvorgangs mehrfach und/oder kontinuierlich innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs verschwenkt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschwenkung zu beiden Seiten einer Mittellage der Schleifscheibe erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dass der Schwenkwinkel etwa 120° beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse während der Schwenkbewegung entlang eines Bogens bewegt wird derart, dass die Zustellung der Schleifscheibe während der Verschwenkung annähernd konstant bleibt.
EP03002872A 2002-04-04 2003-02-08 Verfahren zum Schleifen von Profilen an Werkstücken Withdrawn EP1350599A3 (de)

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