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WO1999067036A2 - Verfahren zum schleifen von einer fläche an einem schneidmesser, verwendung des verfahrens und schleifscheibe zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum schleifen von einer fläche an einem schneidmesser, verwendung des verfahrens und schleifscheibe zur durchführung des verfahrens Download PDF

Info

Publication number
WO1999067036A2
WO1999067036A2 PCT/EP1999/004327 EP9904327W WO9967036A2 WO 1999067036 A2 WO1999067036 A2 WO 1999067036A2 EP 9904327 W EP9904327 W EP 9904327W WO 9967036 A2 WO9967036 A2 WO 9967036A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
grinding wheel
grinding
cutting knife
knife
wheel
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/004327
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO1999067036A3 (de
Inventor
Horia Giurgiuman
Manfred Knaden
Original Assignee
Oerlikon Geartec Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Geartec Ag filed Critical Oerlikon Geartec Ag
Priority to DE59903360T priority Critical patent/DE59903360D1/de
Priority to JP2000555710A priority patent/JP4450993B2/ja
Priority to US09/720,641 priority patent/US6712675B1/en
Priority to AU49002/99A priority patent/AU4900299A/en
Priority to EP99932711A priority patent/EP1144138B1/de
Publication of WO1999067036A2 publication Critical patent/WO1999067036A2/de
Publication of WO1999067036A3 publication Critical patent/WO1999067036A3/de

Links

Classifications

    • 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
    • B24B3/00—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools
    • B24B3/34—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of turning or planing tools or tool bits, e.g. gear cutters
    • B24B3/346—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of turning or planing tools or tool bits, e.g. gear cutters of gear shaper cutter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for grinding at least one surface on a cutting knife used in machining technology with a grinding wheel rotating about an axis, the working area of which is an annular surface, an advantageous use of the method and a grinding wheel for carrying out the method.
  • a method of the type mentioned is known from US 5 168 661.
  • spiral grooves that are created on the workpiece surface by the grain protruding the highest from the grinding wheel should be avoided.
  • a grinding wheel is used which has a narrow, essentially flat surface for finish grinding on the outer part of the wheel surface, which surface is held essentially tangential to a surface of a workpiece during the finishing grinding.
  • the grinding wheel consists of an expensive, extremely durable grinding material such as CBN crystals, but other materials such as aluminum oxide can also be used, since the grinding wheel does not need to be dressed.
  • the grinding wheel has an inner conical surface that is used for rough grinding. The roughed knife surface is then finished with the narrow, flat surface.
  • This known method requires a complicated movement sequence, because each surface to be ground on a cutting knife is first roughed with the inner conical surface and then finished with the narrow, flat surface.
  • the grinding wheels used in the known method consist of grinding materials with different grain size in their roughing and finishing area. The grinding and finishing work to be carried out by the grinding wheel is thus divided into two different grinding wheel areas, one of which is used only for rough grinding and the other only for finishing grinding.
  • the cutting knives which are ground by the known method, are the usual high-speed steel knives.
  • Another disadvantage of the known method is that finish grinding of concavely curved surfaces is not possible because the finish is always carried out with the narrow flat surface.
  • carbide knives cannot be ground due to the CBN discs used. A CBN disc would not have sufficient stability when machining hard metal knives. Tungsten carbide knives cannot be shaped easily. A wide diamond wheel would be required for carbide knives for shape grinding, but these diamond wheels are very difficult to condition.
  • the object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset which enables a simpler workflow and the use of a grinding wheel with a simpler configuration and in particular also permits the grinding of curved surfaces.
  • an advantageous use of the method and a grinding wheel for carrying out the method are to be specified.
  • a universal grinding wheel can be used in the method according to the invention, the working area of which is an annular surface which has an arcuate profile in axial section.
  • a surface on the cutting knife is first grinded by the ring surface under a first spatial orientation between the grinding wheel and the cutting knife by at least one generated first translational relative movement between the grinding wheel and cutting knife, and then at least a part of the generated surface with the ring surface is ground with a second spatial orientation between the grinding wheel and cutting knife by at least a second translational relative movement between the grinding wheel and cutting knife.
  • a surface can be ground with one area of the ring surface and then this surface can be ground with another area of the ring surface.
  • the grinding wheel used in the method according to the invention does not need to have different specifications in these two areas, because just by appropriately selecting the parameters, coupled with the two different spatial orientations, the same surface of the cutting knife can be ground and then ground, for example Rough and finishing grinding, regardless of whether the finished surface is flat, convex or concave.
  • the grinding wheel used in the method according to the invention only needs to have a radius in its working area and therefore has a much simpler configuration than the grinding wheel used in the known method.
  • the course of the method is also much simpler in the method according to the invention than in the known method because only two different spatial orientations can be selected, for example by choosing a different angle for the cutting knife with respect to the grinding wheel.
  • the method according to the invention is thus considerably more flexible in use than the known method.
  • the spiral grooves, which are avoided in a complex manner by the known method, are also avoided by the method according to the invention, without it being necessary to use a grinding wheel with a narrow, flat surface for finish grinding.
  • the grinding wheel for carrying out the method is a diamond cup grinding wheel with a working area which lies partly in an end region and partly in a cylinder region of the cup grinding wheel.
  • This offers the advantage that either flat or curved surfaces (with the end region) or concave surfaces (with the cylinder region or the end region) can be ground, depending on the spatial orientation between the grinding wheel and the cutting knife.
  • the wear behavior is better and the wheel geometry is more stable.
  • the diameter of the so-called profiling point which can be precisely determined, does not change during a technological phase compared to a CBN grinding wheel. Compensation for the position of the diamond grinding wheel is therefore not necessary.
  • a knife shoulder in which the oversize is larger, can be produced in a separate technological phase, which contributes to increasing the efficiency of the process.
  • the cutting knives to be ground using the method according to the invention can consist of different types of hard metal.
  • a knife flank produced with the grinding wheel according to the invention can consist of one or more geometric surfaces.
  • the surface and flank shape is created by the relative positioning of the grinding wheel and cutting knife.
  • the cylinder area creates the grinding wheel a concave surface
  • the end region can produce a curved or a flat surface. Therefore, the knife flank can consist of two or more than two different surfaces (eg a concave surface with a larger clearance angle and a flat facet with a smaller clearance angle).
  • the first spatial orientation between the grinding wheel and the cutting knife is achieved by adjusting a first position of the cutting knife in relation to the grinding wheel and the second spatial orientation between the grinding wheel and cutting knife by adjusting a second position of the cutting knife in relation to the grinding wheel is achieved
  • a conventional grinding machine can be used, in which the grinding wheel is rotatable about its own axis and vertically movable in the Y-axis.
  • the first position of the cutting blade is in a further advantageous embodiment of the method according to the invention chosen such that the grinding wheel generates the surface on the • cutting blades with a port in a cylinder area of the grinding wheel first surface element of the annular surface, and the second position chosen of the cutting blade so If the grinding wheel grinds over at least a part of the area produced on the cutting knife with a second surface element of the ring area located in an end area of the grinding area, then the concave surface produced with the cylinder area can optionally be grinded over with the end area so that the area created remains concave or becomes flat or at least partially flat.
  • the second position of the cutting knife is selected such that the grinding wheel covers the at least part of the area generated generated on the cutting blade as a concave or 'planar facet, only the spatial orientation between the grinding wheel and the cutting blade needs to be selected accordingly.
  • the removal takes place only by infeed in a Y axis of the machine when generating a surface on the cutting knife, the generation grinding process can be controlled in a simple manner.
  • the generation of the surface on the cutting knife takes place only with three mutually perpendicular linear axes and other axes are used as mere adjustment axes and are positioned on the cutting knife before the actual generation grinding of the surface, can be carried out by three controlled linear movements any desired area on the cutting knife on a conventional grinding machine such as a B22 grinding machine from the applicant (see company brochure "CNC Tool Grinding Cell Oerlikon B22", OGT-B22 / D / hJ) or type B5 from the applicant (cf. both Company brochures each with the designation "profil B 5", K 1.11 - d / e - cH or OGT-profil B5 / E / dH).
  • a conventional grinding machine such as a B22 grinding machine from the applicant (see company brochure "CNC Tool Grinding Cell Oerlikon B22", OGT-B22 / D / hJ) or type B5 from the applicant (cf. both Company brochures each with the designation "profil B 5", K 1.
  • the surface on the cutting knife is generated in one and / or in the other step in two passes by two first or second translational relative movements between the grinding wheel and the cutting knife, the surface can be in each case two steps roughing and finishing.
  • the grinding process can be controlled in terms of geometry and technology in the usual way.
  • a CDS computing system CDS is the abbreviation for Controlled Disk System
  • a special program package is required in order to use a conventional grinding machine , for example of the above-mentioned type B22, to convert to the generation loop according to the invention.
  • each surface on the cutting knife is produced in one step with at least one roughing cut and the at least part of the generated surface is ground with a finishing cut in the other step, each surface can be generated separately and influence the surface macro and micro geometry of the surface separately.
  • the translational relative movement between the grinding wheel and the cutting knife is generated by giving the cutting knife a pushing or pulling movement relative to the grinding wheel, the desired simple workflow can be achieved by appropriate selection of this movement.
  • the cutting knife is given a pulling movement relative to the grinding wheel with a finishing cut, this is the preferred workflow, but depending on the surface to be ground, instead of the pulling movement, an impact movement for the Finishing cut can be advantageous.
  • Each technological phase roughing or finishing
  • the roughing cut and finishing cut are advantageously selected solely by selecting feed parameters such as feed direction and speed.
  • the working area is an annular surface which has an arcuate profile in axial section that extends over an overall contact angle, the roughing and finishing work areas of the grinding wheel can be shifted against one another within this working area by choosing different profile tilt angles or even separate.
  • the part of the working area used can be selected in the end area and / or cylinder area of the grinding wheel.
  • the arcuate profile is circular and has a radius of curvature which is in a range from 0.5 to 5 mm and preferably from 0.5 to 1 mm and most preferably 0.5 mm or less there are flexible options for processing the cutting knife.
  • the grinding wheel according to the invention has a fixed geometry and cannot be dressed, its manufacture is particularly simple. It is much easier to just go with a certain radius IG
  • Grind if the radius is kept constant, which is the case with diamond grinding wheels that have a long service life. It can be assumed that the method is carried out with a constant radius, which simplifies and simplifies the control of the process.
  • the question of whether a dressable or non-dressable grinding wheel is used depends on the grinding ability of the grinding wheel.
  • a non-dressable grinding wheel preferably consists of a metallic carrier body to which an abrasive coating made of diamond grains and a galvanic bond from which the diamond grains protrude is applied, the galvanic bond preferably consisting of nickel.
  • a dressable grinding wheel can also be used. This is easily possible due to the construction of the type B22 machine, because the machine has a suitable dressing device and suitable dressing software is provided in order to be able to dress the grinding wheel occasionally in order to profile its radius again.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a cup grinding wheel for the method according to the invention
  • FIG. 4 is an enlarged detail of the working area of the grinding wheel according to the invention, 5a-5c three different types of knives which can be grinded by the method according to the invention on a machine according to FIG. 1, the arrangement of the cutting knife in a knife head on the left and the arrangement of the cutting knife in the clamping device of the grinding machine on the right,
  • 6a shows the division of the cuts on a cutting knife with different abrasion on the knife shoulder and tip
  • FIG. 8 shows the use of the method according to the invention for finishing the same area as in FIG. 7,
  • a knife grinding machine of the applicant's type B20 designated overall by reference number B22, which is actually intended for grinding bar knives with profiled disks in the form grinding process, but here has an extension for grinding cutting knives, in particular hard metal knives, in the production process.
  • the extension consists primarily of an extension of the software for controlling the knife grinding machine 20, in particular in the area of the adaptation control (PMC), the machining cycles and macros of the CNC, the user interface and the data management with an integrated PC.
  • the CNC has the function of the "master” and is used for axis control, for executing the part programs (process sequence control), the part program management and for CNC screen displays.
  • the adaptation control takes over the interface function between the CNC and the knife grinding machine, the control of machine processes, monitoring functions, machine control panels, digital input / output and interface to the robot / magazine. Because of the available resources (RAM in the PC), a program is created for each of the two grinding processes (form and production grinding) created for the user interface. The change between the user interface for form or production loops can be carried out during the startup of the PC software.
  • the knife shape is only generated with the linear axes X, Y, Z.
  • An A and a C axis are pure adjustment axes and are positioned before the actual grinding of the knife surfaces.
  • the path calculation and the cutting division take place in the PC, so that only macros and cycles for workpiece change and conditioning of the grinding wheel have to be available on the CNC level.
  • the main interpolation plane for grinding the cutting knives is formed by the axes Y and Z.
  • the workpiece spectrum comprises cutting knives 22, of which three different types are shown in FIGS. 5a-5c.
  • the structural geometry and the arrangement in a cutter head 24 are different for the three cutter types, and consequently the three cutter types are ground in three different clamping devices 26,
  • Fig. 5a shows a clearance angle of 8 ° on the left and a cutter inclination angle of 20 ° in the cutter head.
  • the cutting knife 22 in FIG. 5a on the right in the clamping device 26 must have an inclination angle of 28 ° so that the head of the knife is arranged for grinding without a clearance angle.
  • FIGS. 5b and 5c The angles given on the far left and top left in FIGS.
  • a axis of the knife grinding machine 20 shown in FIG. 1 An important prerequisite for the method described here, which has been developed in particular for hard metal grinding, is the properties of the A axis of the knife grinding machine 20 shown in FIG. 1.
  • the A axis is only used for device positioning and is then clamped .
  • the head radius is generated by at least two translational movements (Y, Z). These translational movements are described in more detail below with reference to FIGS. 7-15.
  • the generation grinding method described here is carried out with a grinding wheel 28, which is preferably a diamond cup grinding wheel.
  • the grinding disc 28 is shown schematically in axial section in Fig. 2 and in an enlarged partial view in the working position in Fig. 3. In the embodiment shown in FIG.
  • the grinding wheel 28 consists of a carrier body 30 made of steel, to which an abrasive coating 32 made of grain and galvanic bond is applied.
  • the galvanic bond consists of nickel, which was electrolytically deposited on the carrier body 30 made of steel in galvanic baths.
  • the diamond grains protrude from the bond after the galvanic treatment is complete.
  • a dressable grinding wheel could be bound with synthetic resin.
  • FIG. 4 shows a further enlarged work area 34.
  • the grinding wheel 28 has a grinding or rounding radius R.
  • a part 34 'of the working area 34 lies in a front area and a part 34' 'of the working area 34 lies in a cylinder area of the grinding wheel 28.
  • the grinding wheel 28 has a fixed geometry and cannot be dressed . When the tool life is at an end, the work area 34, i.e. the active surface of the grinding wheel can be occupied again.
  • the grinding wheel 28 has the grinding or rounding radius R on the grinding edge, a wheel radius SR up to a tangent to the grinding edge, a wheel height SH from a spindle contact surface 36 to a tangent to the grinding edge, an inside angle IW an inner surface (cone) 40 to the axis 38 of the grinding wheel 28 and an outer angle AW of an outer surface (cone) 42 to the axis 38.
  • the working area 34 of the grinding wheel 28 is an annular surface which, as shown in FIG The end region extends to a point 46 in the cylinder region of the grinding wheel 28 and, in the axial section shown in FIG. 4, has an arcuate profile which extends over an overall contact angle GKW which is shown in FIGS.
  • the total contact angle GKW is about 145 °.
  • the arcuate profile is arcuate, and the radius of curvature is in a range from 0.5 to 5 mm and preferably from 0.5 to 1 mm.
  • the grinding wheel has one and the same grinding covering in the entire working area 34, i.e. the different parts of the work area do not have to be coated differently in order to be used for roughing or finishing.
  • the coating limits of the working area 34 are designated in the illustration in FIG. 4 with 48 or 50, the respective overhang beyond which the coating limit extends beyond the actual working area with 52 or 54.
  • the angle within which the grinding wheel 28 with the Head of the cutting knife 22 can come into contact during grinding, is referred to as the head contact angle KKW.
  • the head contact angle for the use of the grinding wheel 28 during roughing corresponds to the part 34 ′′ of the working area, and that for the finishing to the part 34 ′ of the working area, as shown in FIG. 4. The use of these different parts of the work area for roughing and finishing is explained in more detail below.
  • a cutting knife to be ground has three active surfaces, namely two open surfaces 56 (only one of which is visible in FIG. 5a) and a rake surface 58. These three surfaces can be defined separately on the knife grinding machine 20 and then ground separately. Each free area can consist of two different areas (with two different clearance angles and with two geometries).
  • the technological process can include several roughing and finishing cut ⁇ . Each technological phase (roughing or finishing) or sparking can be defined separately.
  • FIGS. 13, 14 and 15 the roughing and the finishing ⁇ technology represented schematically.
  • the cutting knife 22 is turned by a profile tilt angle PK tilted so that the working area 34 is brought into contact with the cylinder area of the grinding wheel 28.
  • the free surface of the cutting knife generated in this way becomes concave on the flank and cylindrical at the head of the cutting knife 22.
  • the "roughing free surface” is ground with a larger clearance angle than the "finishing free surface”. 13 and 14 it can be clearly seen that the total contact angle GKW depends on the profile tilt angle PK.
  • the profile contact angle PKW is in a range from alpha to 90 ° - alpha.
  • the different parts 34 ', 34''of the working area 34 of the grinding wheel 28 are brought into contact with the cutting knife 22. In this way, the roughing and finishing parts of the working area 34 of the grinding wheel 28 can be moved relative to one another or even separated from one another.
  • the grinding wheel 28 processes the flank of the cutting knife 22, in which the generatrix is an arc in one plane. A flat or cylindrical facet is created on the flank, the width of which can be calculated. Only at the head of the cutting knife 22 is no theoretically exact cylinder produced, but there will be a correct cutting edge.
  • the "finishing clearance angle" is set smaller than for roughing, and the two different surfaces are created in this way. The value of the "finishing clearance angle" must of course be correct for the machining process.
  • the different areas 34 ′′ and 34 ′ of the grinding wheel 28 are stressed by different positioning of the cutting knife 22 during roughing and finishing, which will lead to an increase in tool life. If the profile tilt angle PK smaller than 90 ° - alpha, there is always an overlap between roughing and finishing.
  • Fig. 6 shows the cut distribution for a knife processing, in which the removal takes place only by infeed in the knife axis.
  • the removal on the knife shoulder and on the knife tip is significantly greater than on the side surfaces. If it is necessary due to the grinding technology that the removal is approximately constant, a suitable cut distribution must be calculated. Additional intermediate positions must then be implemented in the correct order in a CNC part program with the correct chronological sequence of the grinding operations. The additional grinding operations are marked gray in Fig. 6b.
  • the cutting knife which is clamped in the clamping device 26 (see FIG. 5a) not shown in FIGS. 7 and 8, is used to move to positions which are designated by 0-14. 7 shows the first pass on the left and the second pass on the right.
  • the grinding wheel 28 maintains its position in each case, and the represented positions are approached with the cutting knife 22 itself, although the illustration in FIGS. 7 and 8 is selected as if the grinding wheel 28 were being moved.
  • this can only perform a movement in the Y axis.
  • the movements in the X, Z and, if necessary, in the Y axis are carried out by the clamping device 26, in which the cutting knife 22 is clamped.
  • the dashed arrows indicate rapid traverse, the solid arrows indicate feed. 13
  • the polygon point that is still approached in rapid traverse is designated by 1.
  • 2-6 are the path points of the first pass that are approached with feed.
  • Points 7 and 8 are intermediate points that are approached in rapid traverse.
  • Points 9-14 are path points of the second pass, which are approached with feed. From point 14 the retraction to the standard position takes place in rapid traverse.
  • 0 is again the starting position, which can be approached from a standard position without a collision.
  • 1 is the first railway point that is still approached in rapid traverse.
  • 2-6 are the path points that are approached with feed. From point 6 the retraction to the standard position takes place in rapid traverse.
  • 9-12 show how the operations shown schematically in FIGS. 7 and 8 are actually carried out on the knife grinding machine 20.
  • the cutting knife 22 is set so that the grinding wheel 28 with the part 34 ′′ of its working area located in the cylinder area grinds a surface (A) of the cutting knife 22, namely roughing, starting from a shoulder 21 to a head 23 of the cutting knife 22.
  • the other surface (B) of the cutting knife 22 is ground with the part 34 ′′ of the working area located in the cylinder area, that is to say also roughed.
  • the surface of the cutting knife 22 previously machined by rough grinding is then brought into a vertical position in which it is tangential to the end region of the grinding wheel 28. In this position, this surface of the cutting knife 22 is finished.
  • the setting of the knife with respect to the grinding wheel movable in the Y-axis will now be described in detail with reference to FIGS. 13-15. Of the grinding wheel 28, only the grinding edge is in each case in FIGS. 13-15
  • Circle indicated which corresponds to the circle shown in Fig. 4 at the cutting edge.
  • the grinding wheel which is not otherwise shown, has the same orientation as in Fig. 4, i.e. its end face extends vertically and the axis of rotation is horizontal.
  • the roughing and finishing technology are shown schematically.
  • the cutting knife 22 is tilted by the profile tilt angle PKW, so that the profile is brought into contact with the cylinder region of the grinding wheel 28. In this way, a free area is generated which is concave on the flank and is cylindrical on the head 23 of the cutting knife 22.
  • the "roughing surface” is preferably ground with a larger clearance angle than the "finishing surface”. 13 and 14 it can clearly be seen that the total contact angle GKW is dependent on the profile tilt angle PKW, as already explained above.
  • the grinding wheel 28 processes the flank of the cutting knife with its end face, in which the generatrix is an arc in one plane, as also already explained.
  • a surface on the cutting knife 22 is created by grinding with the ring surface under a first spatial orientation between the grinding wheel 28 and the cutting knife 22 by at least a first translational relative movement between the grinding wheel and the cutting knife, as is the case for a surface e.g. is shown in Fig. 11, and
  • the first and the second spatial orientation between the grinding wheel 28 and the cutting knife 22 are achieved by adjusting a first and second position of the cutting knife 22 with respect to the grinding wheel 28.
  • the grinding wheel 28 produces the at least part of the area generated on the cutting knife 22 as a concave or even facet.
  • the removal is expediently effected only by infeed in a knife axis. It is essential to the invention that only translatory relative movements are carried out between the cutting knife 22 and the grinding wheel 28. Neither the grinding wheel 28 nor the cutting knife 22 needs to be rotated during the machining of the knife, of course apart from the rotation of the grinding wheel about 28 about its own axis 38.
  • the surface on the cutting knife 22 can be in step a) and / or in step b) is produced in two passes by two first or second translational relative movements between the grinding wheel 28 and the cutting knife 22. It has already been explained above that the method is preferably carried out on a CNC machine and that a CDS computing system is used to determine interrelationships between geometric and technological parameters for the generation grinding. It was further described above using an example that the surface on the cutting knife 22 in step a) is produced in two passes, that is to say with two roughing cuts. However, it is clear that at least one rough cut is sufficient. The at least part of the surfaces generated is then ground in step b) with a finishing cut.
  • the translational relative movement between the grinding wheel 28 and the cutting knife 22 is generated in that the cutting knife 22 relative to the grinding wheel 28 has an impact movement (as shown for example in FIGS. 13 and 14) or a pulling movement (as shown for example in FIG. 15). is given.
  • the particular advantage of grinding wheel 28, which is used in the method described here, is that the grinding wheel has the same specifications in its entire ring surface used for grinding, that is to say that the grinding wheel has, for example, one and the same grinding covering in the entire working area, and that the selection of roughing cut and finishing cut is made solely by selecting feed parameters such as feed direction and speed, cutting speed and oversize.
  • the surface elements of the ring surface which are used in steps a) and b) for roughing or finishing, are interchangeable.
  • the method described here is preferably used to grind hard metal knives using a diamond cup grinding wheel.
  • the grinding wheel 28 can be dressable or non-dressable. If a dressable grinding wheel is used, the dressing could be carried out in the following ways:
  • Dressing with a contour roller 68 which has a contour similar to that which is usually used.
  • the contour roller 68 must be used to trace a contour around the window profile.
  • the controller must be informed that the dressing device (contour roller 66 or 68) has been set up for the diamond cup grinding wheel, so that software limit switches can then be activated and additional monitoring and plausibility checks can be carried out with regard to the grinding process.
  • 16a schematically shows the conditioning with the contour roller 66 and with linear interpolation when approaching the grinding wheel contour.
  • 16b shows the conditioning with the contour roller 68 by interpolation around the grinding wheel contour. In both cases, the conditioning process can take place at different relative speeds of the points of contact between the cup wheel and the dressing tool in order to achieve the desired surface quality or abrasion capacity of the grinding wheel 28.
  • the actual dressing process will be a cycle stored in the CNC, which accesses the data from the tool database.
  • the conditioning process according to FIG. 16b can be carried out if the condition for the radii and the steepness of the cone is fulfilled. Then there is a theoretically punctiform contact between the grinding wheel 28 and the dressing roller 68.
  • the dressing cycle must be designed so that a dressing roller with a cylindrical part and one radius each can be attached to the edge.
  • the optimization that is carried out in the generation grinding method described here can consist, for example, in that the force on the grinding surface remains constant.
  • the grinding wheel manufacturer usually recommends a certain cutting performance that should be maintained.
  • the user then has the option of adapting the knife surfaces to be ground.
  • a controlled cut distribution as described above with reference to FIGS. 6a and 6b, enables a better optimization of the grinding process, namely constant power or forces, production of a desired facet width, etc.
  • a further optimization consists in the fact that the ground surface can be either flat or concave in the final state and that each free surface itself can consist of a combination of two free surfaces.
  • each free surface itself can consist of a combination of two free surfaces.
  • a surface is first made on a cutting knife by grinding with the annular surface under a first spatial orientation between the grinding wheel and cutting knife by at least a first translational relative movement generated between them and then at least a portion of the generated area with the annular surface is ground with a second spatial orientation between the grinding wheel and the cutting knife by at least one second translational relative movement between them.
  • the grinding wheel is a diamond cup grinding wheel.
  • the working area lies with a part in a front area and with another part in a cylinder area of the grinding wheel. One part is used for rough grinding and the other part is used for finish grinding the surface to be produced on the cutting knife.
  • the grinding wheel has one and the same grinding covering in the entire working area. Roughing and finishing are carried out using areas of the grinding wheel that have the same specifications, but with different grinding parameters.
  • the spatial orientation between the grinding wheel and the cutting knife is preferably selected by adjusting the cutting knife in relation to the grinding wheel. The method allows surfaces to be created on a cutting knife that can be flat and / or concave, enables a simpler workflow and the use of a grinding wheel with a simpler configuration than in the prior art.

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Abstract

Mit einer drehenden Schleifscheibe (28), deren Arbeitsbereich (34) eine Ringfläche ist, die im Axial-schnitt ein kreisbogenförmiges Profil hat, wird an einem Schneidmesser (22) zuerst eine Fläche durch Schleifen mit der Ringfläche unter einer ersten räumlichen Orientierung durch eine erste translatorische Relativbewegung erzeugt .Dann wird ein Teil der erzeugten Fläche mit der Ringfläche unter einer zweiten räumlichen Orientierung durch eine zweite translatorische Relativbewegung überschliffen. Die Schleifscheibe (28) ist eine Diamant-Topfschleifscheibe., und weist in dem gesamtem Arbeitsbereich (34) ein und denselben Schleifbelag auf. Das Schruppen und Schlichten erfolgen mittels Bereichen der Schleifscheibe (28), die dieselben Spezifikationen haben, jedoch mit unterschiedlichen Schleifparametern. Die Wahl der räumlichen Orientierung zwischen Schleifacheibe (28) und Schneidmesser (22) erfolgt durch Einstellen des Schneidmessers (22) in bezug auf die Schleifscheibe (28). Das Verfahren gestattet das Erzeugen von Flächen an einem Schneidmesser, die plan und/oder konvex, konkav sein können.

Description

VERFAHREN ZUM SCHLEIFEN VON WENIGSTENS EINER FLÄCHE AN EINEM IN DER ZERSPANTECHNIK EINGESETZTEN SCHNEIDMESSER, VERWENDUNG DES VERFAHRENS UND SCHLEIFSCHEIBE ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen von wenigstens einer Fläche an einem in der Zerspantechnik eingesetzten Schneidmesser mit einer sich um eine Achse drehenden Schleifscheibe, deren Arbeitsbereich eine Ringfläche ist, eine vorteilhafte Verwendung des Verfahrens und eine Schleifscheibe zur Durchführung des Verfahrens .
Bei dem Schleifen von in der Zerspantechnik eingesetzten Schneidmessern existieren heute zwei Technologien, nämlich Formschleifen und Erzeugungsschleifen. Der wesentliche Unterschied zwischen diesen beiden Schleiftechnologien besteht darin, daß bei dem Formschleifen die Erzeugende im voraus auf dem Werkzeug generiert wird (Abrichten) . Auf diese Weise entsteht ein einfacher Prozeß, bei dem das Schleifwerkzeug der Profilträger ist. Für die Flächenerzeugung ist dann nur eine Vorschubbewegung nötig. Im Gegensatz dazu wird bei dem Erzeugungsschleifen die Erzeugende durch mindestens zwei Maschinenbewegungen generiert, wodurch der Prozeß komplexer wird. Das Erzeugungsschlei en ist aber flexibler als das Formschleifen, weil sich durch beliebige Bewegungskombinationen eine Vielfalt von Profilen erzeugen läßt. Die Erhöhung der Flexibilität wird außerordentlich geschätzt, wenn Sonderprofile in einer kleinen oder in einer mittleren Losgröße hergestellt werden müssen. Das Erzeugungsprofil auf die Schleifscheibe zu bringen, ist in diesem Fall nicht erforderlich. Das Erzeugungsschleifen ist aber mit größerem Steuerungsaufwand als das Profilschleifen verbunden .
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der US 5 168 661 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden eine beson- dere SchleifScheibenkonfiguration und ein besonderer Bewegungsablauf bei dem Bewegen des Schneidmessers relativ zu der Schleifscheibe eingesetzt, um die Bildung einer Anzahl von gewünschten Oberflächen an einem Schneidmesser zu ermöglichen. Außerdem sollen spiralförmige Rillen, die auf der Werkstückoberfläche durch das von der Schleifscheibe am höchsten vorstehende Korn erzeugt werden, vermieden werden. Zu diesem Zweck wird bei dem bekannten Verfahren eine Schleifscheibe eingesetzt, die zum Schlichtschleifen auf dem äußeren Teil der Scheibenoberfläche eine schmale, im wesentlichen ebene Fläche aufweist, welche zu einer Oberfläche eines Werkstückes während des Schlichtschleifens im wesentlichen tangential gehalten wird. Die Schleifscheibe besteht aus einem teueren, äußerst dauerhaften Schleifmaterial wie CBN-Kristallen, es können aber auch andere Materialien wie Aluminiumoxid verwendet werden, da die Schleifscheibe nicht abgerichtet zu werden braucht. Außer der schmalen ebenen Fläche, die zum Schlichtschleifen eingesetzt wird, weist die Schleifscheibe eine innere konische Fläche auf, die zum Schruppschlei en eingesetzt wird. Die geschruppte Messeroberfläche wird anschließend mit der schmalen ebenen Fläche geschlichtet.
Dieses bekannte Verfahren erfordert einen komplizierten Bewegungsablauf, weil jede an einem Schneidmesser zu schleifende Fläche zunächst mit der inneren konischen Fläche geschruppt und anschließend mit der schmalen ebenen Fläche geschlichtet wird. Die bei dem bekannten Verfahren eingesetzten Schleifscheiben bestehen in ihrem Schrupp- und Schlichtbereich aus Schleifmaterialien mit unterschliedlicher Korngröße. Die von der Schleifscheibe auszuführende Schrupp- und Schlichtarbeit wird somit auf zwei verschiedene SchleifScheibenbereiche verteilt, von denen der eine nur zum Schruppschleifen und der andere nur zum Schlichtschleifen eingesetzt wird. Bei den Schneidmessern, die durch das bekannte Verfahren geschliffen werden, handelt es sich um die üblichen Schnellstahlmesser. Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren weiter, daß ein Schlichtschleifen von konkav gekrümmten Flächen nicht möglich ist, weil das Schlichten immer mit der schmalen ebenen Fläche erfolgt . Ferner ist bei dem bekannten Erzeugungsschleifverfahren nachteilig, daß sich aufgrund der dabei eingesetzten CBN-Scheiben Hartmetallmesser nicht schleifen lassen. Eine CBN-Scheibe hätte keine ausreichende Standfestigkeit bei der Bearbeitung von Hartmetallmessern. Hartmetallmesser lassen sich aber auch nicht ohne weiteres Formschleifen. Für Hartmetallmesser wäre zum Formschleifen eine breite Diamantscheibe erforderlich, diese Diamantscheiben lassen sich aber sehr schwer konditionieren.
Zur Herstellung der Zahnräder eines Getriebes kann es beispielsweise erforderlich sein, sechs unterschiedliche Messertypen einzusetzen, um sechs unterschiedliche Profile herzustellen. Auf einer Borazon-SchleifScheibe könnten diese sechs Profile durch Umprofilieren hergestellt werden. Auf einer Diamant- Schleifscheibe wäre das nicht wirtschaftlich. Vielmehr müßten mehrere verschiedene Diamantscheiben für das Formschleifen bereitgestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das einen einfacheren Arbeitsablauf und den Einsatz einer Schleifscheibe mit einfacherer Konfiguration ermöglicht und insbesondere auch das Schleifen von gekrümmten Flächen gestattet. Außerdem sollen eine vorteilhafte Verwendung des Verfahrens und eine Schleifscheibe zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch die Verwendung gemäß Patentanspruch 15 bzw. durch die Schleifscheibe gemäß Patentanspruch 16 gelöst.
Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren mit kompliziert konfigurierter Schleifscheibe läßt sich bei dem Verfahren nach der Erfindung eine Universalschleifscheibe einsetzen, deren Arbeitsbereich eine Ringfläche ist, die im Axialschnitt ein bogenförmiges Profil hat. Durch das Verfahren nach der Erfindung wird zuerst eine Fläche an dem Schneidmesser durch Schleifen mit der Ringfläche unter einer ersten räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser durch wenigstens eine erste translatorische Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser erzeugt, und dann wird wenigstens ein Teil der erzeugten Fläche mit der Ringfläche unter einer zweiten räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser durch wenigstens eine zweite translatorische Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser überschliffen. Erfindungsgemäß läßt sich so mit einem Bereich der Ringfläche eine Fläche schleifen und anschließend diese Fläche mit einem anderen Bereich der Ringfläche überschleifen. Dazu braucht die bei dem Verfahren nach der Erfindung eingesetzte Schleifscheibe in diesen beiden Bereichen keine unterschiedlichen Spezifikationen zu haben, denn allein durch entsprechende Wahl der Parameter, gekoppelt mit den beiden unterschiedlichen räumlichen Orientierungen, läßt sich dieselbe Fläche des Schneidmessers schleifen und anschließend überschleifen, also z.B. schrupp- und schlichtschleifen, und zwar ungeachtet dessen, ob die fertige Fläche plan, konvex oder konkav ist. Die bei dem Verfahren nach der Erfindung eingesetzte Schleifscheibe braucht in ihrem Arbeitsbereich lediglich einen Radius zu haben und weist deshalb eine wesentlich einfachere Konfiguration als die bei dem bekannten Verfahren eingesetzte Schleifscheibe auf. Der Verfahrensablauf ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls wesentlich einfacher als bei dem bekannten Verfahren, weil lediglich zwei unterschiedliche räumliche Orientierungen gewählt werden können, indem beispielsweise für das Schneidmesser in bezug auf die Schleifscheibe ein anderer Winkel gewählt wird. Das Verfahren nach der Erfindung ist somit im Einsatz wesentlich flexibler als das bekannte Verfahren. Die spiralförmigen Rillen, die durch das bekannte Verfahren auf aufwendige Art vermieden werden, werden auch durch das Verfahren nach der Erfindung vermieden, ohne daß es erforderlich ist, eine Schleifscheibe mit einer schmalen ebenen Fläche zum Schlichtschleifen einzusetzen.
Bei der Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 15 ist das Er¬ zeugungsschleifen von Hartmetallmessern möglich. Das ist ein sehr bedeutsamer Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Verfahrens, weil bei der Herstellung von Zahnrädern mehr und mehr das Trockenfräsen angewandt wird, bei dem Schneidmesser aus Hartmetall eingesetzt werden müssen. Hartmetall läßt sich nur mit Diamant bearbeiten, Diamant-Profilschleifscheiben sind aber kaum durch Abrichten profilierbar, so daß das Profilschleifen von Hartmetallmessern praktisch ausscheidet. Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich somit nicht nur für das Erzeugungsschleifen von Schneidmessern aus Schnellstahl einsetzen, sondern auch von Schneidmessern aus Hartmetall, indem einfach eine Diamant-Schleifscheibe zum Einsatz gebracht wird.
Erfindungsgemäß ist die Schleifscheibe zur Durchführung des Verfahrens eine Diamant-Topfschleifscheibe mit einem Arbeitsbereich, der zum Teil in einem Stirnbereich und zum Teil in einem Zylinderbereich der Topfschleifscheibe liegt. Das bietet den Vorteil, daß wahlweise plane oder gekrümmte Flächen (mit dem Stirnbereich) oder konkave Flächen (mit dem Zylinderbereich oder dem Stirnbereich) geschliffen werden können, je nach räumlicher Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser. Mit einer Diamantschleifscheibe wird das Verschleißverhalten besser und die Scheibengeometrie stabiler. Der Durchmesser des sog. profilierenden Punktes, der sich genau bestimmen läßt, ändert sich während einer technologischen Phase im Vergleich zu einer CBN-Schleifscheibe nicht mehr. Eine Kompensation der Position der Diamantschleifscheibe ist deshalb nicht erforderlich. Darüber hinaus läßt sich eine Messerschulter, bei der das Aufmaß größer ist, in einer separaten technologischen Phase erzeugen, was zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Prozesses beiträgt .
Die unter Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung zu schleifenden Schneidmesser können aus verschiedenen Hartmetallsorten bestehen.
Eine mit der erfindungsgemäßen Schleifscheibe erzeugte Messerflanke kann aus einer oder mehreren geometrischen Flächen bestehen. Die Flächen- und Flankenform wird durch das relative Positionieren von Schleifscheibe und Schneidmesser erzeugt. In diesem Sinne erzeugt der Zylinderbereich der Schleifscheibe eine konkave Fläche, wogegen der Stirnbereich eine gekrümmte oder eine ebene Fläche erzeugen kann. Daher kann die Messerflanke aus zwei oder mehr als zwei unterschiedlichen Flächen bestehen (z.B. aus einer konkaven Fläche mit einem größeren Freiwinkel und aus einer ebenen Facette mit einem kleineren Freiwinkel) .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Wenn in vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung die erste räumliche Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser durch Einstellen einer ersten Position des Schneidmessers in bezug auf die Schleifscheibe erzielt wird und die zweite räumliche Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser durch Einstellen einer zweiten Position des Schneidmessers in bezug auf die Schleifscheibe erzielt wird, läßt sich eine herkömmliche Schleifmaschine einsetzen, bei der die Schleifscheibe um ihre eigene Achse drehbar und in der Y-Achse vertikal verfahrbar ist.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung die erste Position des Schneidmessers so gewählt wird, daß die Schleifscheibe die Fläche an dem •Schneidmesser mit einem in einem Zylinderbereich der Schleifscheibe gelegenen ersten Flächenelement der Ringfläche erzeugt, und die zweite Position des Schneidmessers so gewählt wird, daß die Schleifscheibe den wenigstens einen Teil der erzeugten Fläche an dem Schneidmesser mit einer in einem Stirnbereich der Schleiffläche gelegenen zweiten Flächenelement der Ringfläche überschleift, dann kann die mit dem Zylinderbereich erzeugte konkave Fläche wahlweise mit dem Stirnbereich so überschliffen werden, daß die erzeugte Fläche konkav bleibt oder plan wird oder zumindest teilweise plan wird.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die zweite Position des Schneidmessers so gewählt wird, daß die Schleifscheibe den wenigstens einen Teil der erzeugten Fläche an dem Schneidmesser als konkave oder' ebene Facette erzeugt, braucht lediglich die räumliche Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser entsprechend gewählt zu werden.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung bei dem Erzeugen einer Fläche an dem Schneidmesser der Abtrag nur durch Zustellung in einer Y-Achse der Maschine erfolgt, läßt sich der Erzeugungsschleifvorgang auf einfache Weise steuern.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung die Erzeugung der Fläche an dem Schneidmesser nur mit drei zueinander rechtwinkeligen Linearachsen erfolgt und andere Achsen als bloße Einstellachsen eingesetzt und vor dem eigentlichen Erzeugungsschleifen der Fläche an dem Schneidmesser positioniert werden, läßt sich durch drei gesteuerte Linearbewegungen jede gewünschte Fläche an dem Schneidmesser auf einer herkömmlichen Schleifmaschine wie einer Schleifmaschine des Typs B22 der Anmelderin (vgl. den Firmenprospekt "CNC-Werkzeugschleifzelle Oerlikon B22", OGT-B22/D/hJ) oder des Typs B5 der Anmelderin (vgl. die beiden Firmenprospekte jeweils mit der Bezeichnung "profil B 5", K 1.11 - d/e - cH bzw. OGT-profil B5/E/dH) erzeugt.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung die Fläche an dem Schneidmesser in dem einen und/oder oder in dem anderen Schritt in zwei Durchgängen durch zwei erste bzw. zweite translatorische Relativbewegungen zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser erzeugt wird, läßt sich die Fläche jeweils in zwei Schritten schrupp- und schlichtschleifen.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung dieses auf einer CNC-Maschine ausgeführt wird, läßt sich der Schlei Vorgang hinsichtlich Geometrie und Technologie auf übliche Weise steuern. Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung zum Ermitteln von Wechselbeziehungen zwischen geometrischen und technologischen Parametern für das Erzeugungsschleifen ein CDS-Rechensystem (CDS ist die Abkürzung für Controlled Disk System) eingesetzt wird, ist lediglich ein spezielles Programmpaket erforderlich, um eine übliche Schleifmaschine, beispielsweise des o.g. Typs B22, auf das erfindungsgemäße Erzeugungsschleifen umzurüsten.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung die Fläche an dem Schneidmesser in dem einen Schritt mit wenigstens einem Schruppschnitt erzeugt wird und der wenigstens eine Teil der erzeugten Fläche in dem anderen Schritt mit einem Schlichtschnitt überschliffen wird, läßt sich jede Fläche separat erzeugen und dabei die Oberflächenmakro- und -mikrogeometrie der Fläche separat beeinflussen.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung die translatorische Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser dadurch erzeugt wird, daß dem Schneidmesser relativ zu der Schleifscheibe eine Stoß- oder Ziehbewegung gegeben wird, läßt sich der gewünschte einfache Arbeitsablauf durch entsprechende Wahl dieser Bewegung erzielen.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung bei dem Überschlei en mit einem Schlichtschnitt dem Schneidmesser relativ zu der Schleifscheibe eine Ziehbewegung gegeben wird, ist das zwar der bevorzugte Arbeitsablauf, je nach der zu schleifenden Fläche kann statt der Ziehbewegung aber eine Stoßbewegung für den Schlichtschnitt vorteilhaft sein. Jede technologische Phase (Schruppen oder Schlichten) kann bei den vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung geometrisch und technologisch separat definiert werden.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung eine Schleifscheibe eingesetzt wird, die in ihrer gesamten zum Schleifen eingesetzten Ringfläche die gleichen Spezifikationen hat, erfolgt vorteilhafterweise die Auswahl von Schruppschnitt und Schlichtschnitt allein durch Auswählen von Vorschubparametern wie Vorschubrichtung und -ge- schwindigkeit .
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung sind Schruppen und Schlichten in den beiden Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens und somit die zum Schleifen eingesetzten Flächenelemente der Ringflächen aber gegeneinander austauschbar. Zwei technologische Phasen, Schruppen und Schlichten, könnten zwar erforderlich sein, der technologische Prozeß kann jedoch mehrere Schruppschnitte und einen Schlichtschnitt beinhalten, und umgekehrt.
Wenn in vorteilhafter Ausgestaltung der Schleifscheibe nach der Erfindung der Arbeitsbereich eine Ringfläche ist, welcher im Axialschnitt ein bogenförmiges Profil hat, das sich über einen Gesamtkontaktwinkel erstreckt, lassen sich innerhalb dieses Arbeitsbereiches durch Wahl von unterschiedlichen Profilkippwinkeln die Schrupp- und Schlichtarbeitsbereiche der Schleifscheibe gegeneinander verschieben oder sogar trennen.
Wenn der Gesamtkontaktwinkel etwa 145° beträgt, läßt sich der eingesetzte Teil des Arbeitsbereiches im Stirnbereich und/oder Zylinderbereich der Schleifscheibe wählen.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schleifscheibe nach der Erfindung das bogenförmige Profil kreisbogenförmig ist und einen Rundungsradius hat, der in einem Bereich von 0,5 bis 5 mm und bevorzugt von 0,5 bis 1 mm liegt und am bevorzugtesten 0,5 mm oder weniger beträgt, bieten sich flexible Möglichkeiten zur Bearbeitung des Schneidmessers.
Wenn in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Schleifscheibe nach der Erfindung diese eine feste Geometrie hat und nicht abrichtbar ist, ist ihre Herstellung besonders einfach. Es ist wesentlich einfacher, nur mit einem bestimmten Radius zu I G
schleifen, wenn der Radius konstant gehalten wird, was bei Diamant-Schleifscheiben der Fall ist, die eine hohe Standzeit haben. Man kann davon ausgehen, daß das Verfahren mit gleichbleibendem Radius ausgeführt wird, was die Steuerung des Prozesses vereinfacht und erleichtert. Die Frage, ob eine abrichtbare oder eine nichtabrichtbare Schleifscheibe verwendet wird, hängt von der Schleiffähigkeit der Schleifscheibe ab.
Eine nichtabrichtbare Schleifscheibe besteht vorzugsweise aus einem metallischen Trägerkörper, auf den ein Schleifbelag aus Diamantkörnern und einer galvanischen Bindung, aus der die Diamantkörner herausragen, aufgebracht ist, wobei die galvanische Bindung vorzugsweise aus Nickel besteht.
Statt einer nichtabrichtbaren Schleifscheibe kann auch eine abrichtbare Schleifscheibe eingesetzt werden. Das ist aufgrund der Konstruktion der Maschine des Typs B22 ohne weiteres möglich, weil die Maschine eine geeignete Abrichtvorrichtung aufweist und geeignete Abrichtsoftware vorgesehen ist, um die Schleifscheibe gelegentlich abrichten zu können, um ihren Radius wieder zu profilieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine herkömmliche Schleifmaschine des Typs B22 der Anmelderin, die durch Weiterentwicklung ihrer Software zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergerichtet ist,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer TopfSchleifscheibe für das erfindungsgemäße Verfahren,
Fig. 3 eine Erläuterungsdarstellung der Schleifscheibe nach der Erfindung,
Fig. 4 als vergrößerte Einzelheit den Arbeitsbereich der Schleifscheibe nach der Erfindung, Fig. 5a-5c drei verschiedene Messertypen, die durch das Verfahren nach der Erfindung auf einer Maschine nach Fig. 1 schleifbar sind, wobei jeweils links die Anordnung des Schneidmessers in einem Messerkopf und rechts die Anordnung des Schneidmessers in der Spannvorrichtung der Schleifmaschine dargestellt ist,
Fig. 6a die Schnittaufteilung an einem Schneidmesser bei unterschiedlichem Abtrag an Messerschulter und -spitze,
Fig. 6b die Schnittaufteilung an einem Schneidmesser bei etwa konstantem Abtrag an Messerschulter und
-spitze, Fi'g. 7 den Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung zum
Schruppen der Fläche eines Schneidmessers in zwei
Durchgängen,
Fig. 8 den Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung zum Schlichten der gleichen Fläche wie in Fig. 7,
Fig. 9 das Schleifen einer Schulter an einem Schneidmesser mit der Schleifscheibe nach der Erfindung auf der softwaremäßig weiterentwickelten Schleifmaschine des Typs B22,
Fig. 10 die verschiedenen möglichen SchleifPositionen für verschiedene technologische Phasen für das Schleifen eines Schneidmessers mit der Schleifscheibe nach der Erfindung,
Fig. 11 das Schruppen einer Freifläche an dem Schneidmesser mit der Schleifscheibe nach der Erfindung,
Fig. 12 das Schlichten derselben Freifläche wie in Fig. 11 mit der Schleifscheibe nach der Erfindung, Fig. 13 die Ermittlung des Arbeitsbereiches der Schleifscheibe beim Schruppen,
Fig. 14 eine Darstellung zur Erläuterung, wie sich durch Änderung eines Profilkippwinkels PKW ein Gesamtkontaktwinkel GKW verschiebt,
Fig. 15 die Ermittlung des Arbeitsbereiches der Schleifscheibe nach der Erfindung beim Schlichten,
Fig. 16a das Konditionieren einer abrichtbaren Schleifscheibe mit einer Konturrolle beim Anfahren an die Schleifscheibenkontur, und
Fig. 16b das Konditionieren einer Schleifscheibe nach der Erfindung mit einer Abrichtrolle durch Interpolation um die Schleifscheibenkontur .
Fig. 1 zeigt eine insgesamt mit der Bezugszahl B22 bezeichnete Messerschleifmaschine des Typs B20 der Anmelderin, die eigentlich zum Schleifen von Stabmessern mit Profilscheiben im Formschleifverfahren vorgesehen ist, hier aber eine Erweiterung aufweist für das Schleifen von Schneidmessern, insbesondere von Hartmetallmessern, im Erzeugungsverfahren. Die Erweiterung besteht vor allem aus einer Erweiterung der Software für die Steuerung der Messerschleifmaschine 20, insbesondere im Bereich der Anpaßsteuerung (PMC) , den Bearbeitungszyklen und Makros der CNC, der Bedienoberfläche und der Datenverwaltung mit einem integrierten PC. Die CNC hat die Funktion des "Masters" und dient zur Achssteuerung, zum Ausführen der Teileprogramme (Prozeßablaufsteuerung) , der Teileprogrammverwaltung und für CNC-Bildschirmanzeigen. Die auch SPS genannte Anpaßsteuerung übernimmt die Interface-Funktion zwischen der CNC und der Messerschleifmaschine, die Steuerung der Maschinenabläufe, Überwachungsfunktionen, Maschinenbedientafeln, digitale Eingabe/Ausgabe und Schnittstelle zum Roboter/Magazin. Wegen der verfügbaren Ressourcen (RAM im PC) wird für jedes der beiden Schleifverfahren (Form- und Erzeugungsschleifen) ein Programm für die Bedienoberfläche erstellt. Der Wechsel zwischen der Bedienoberfläche für Form- oder Erzeugungsschleifen kann während der Hochlauf hase der PC-Software ausgeführt werden. Die Erzeugung der Messerform erfolgt nur mit den Linearachsen X, Y, Z. Eine A- und eine C-Achse sind reine Einstellachsen und werden vor dem eigentlichen Erzeugungsschleifen der Messerflächen positioniert. Die Bahnberechnung und die Schnittaufteilung erfolgen im PC, damit auf der CNC-Ebene nur noch Makros und Zyklen für Werkstückwechsel und Konditionieren der Schleifscheibe vorhanden sein müssen. Die Hauptinterpolationsebene für das Schleifen der Schneidmesser wird durch die Achsen Y und Z gebildet.
Das Werkstückspektrum umfaßt Schneidmesser 22, von denen in den Fig. 5a - 5c drei verschiedene Typen dargestellt sind. Die konstruktive Geometrie und die Anordnung in einem Messerkopf 24 ist bei den drei Messertypen unterschiedlich, und demzufolge werden die drei Messertypen in drei verschiedenen Spannvorrichtungen 26 geschliffen, Fig. 5a zeigt links einen Freiwinkel von 8° und einen Messerneigungswinkel in dem Messerkopf von 20°. Entsprechend muß das Schneidmesser 22 in Fig. 5a rechts in der Spannvorrichtung 26 einen Neigungswinkel von 28° haben, damit der Kopf des Messers zum Schleifen ohne Freiwinkel angeordnet ist. Entsprechendes gilt für die Darstellungen in den Fig. 5b und 5c. Die in den Fig. 5a und 5c ganz links und links oben angegebenen Winkel sind für die Beschreibung hier nicht von Interesse und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden. Bei dem Erzeugen der Fläche an dem Schneidmesser 22 erfolgt der Abtrag nur durch Zustellung in der Y-Achse der Maschine, die in den Fig. 1 und 5a angedeutet ist.
Eine wichtige Voraussetzung für das hier beschriebene Verfahren, das insbesondere zum Hartmetallschleifen entwickelt worden ist, sind die Eigenschaften der A-Achse der in Fig. 1 dargestellten Messerschleifmaschine 20. Bei dem herkömmlichen Formschleifverfahren dient die A-Achse nur für die Vorrichtungspositionierung und wird dann geklemmt. Der Kopfradius wird durch mindestens zwei Translationsbewegungen (Y, Z) erzeugt. Diese Translationsbewegungen sind weiter unten mit Bezug auf die Fig. 7 - 15 näher beschrieben. Das hier beschriebene Erzeugungsschleifverfahren wird mit einer Schleifscheibe 28 ausgeführt, bei der es sich bevorzugt um eine Diamant-TopfSchleifscheibe handelt. Die Schlei scheibe 28 ist schematisch im Axialschnitt in Fig. 2 und in vergrößerter Teildarstellung in Arbeitsposition in Fig. 3 dargestellt. Die Schleifscheibe 28 besteht in der in Fig. 3 dargestellten und hier beschriebenen Ausführungsform aus einem Trägerkörper 30 aus Stahl, auf den ein Schleifbelag 32 aus Korn und galvanischer Bindung aufgebracht ist. Die galvanische Bindung besteht aus Nickel, das in galvanischen Bädern elektrolytisch auf den Trägerkörper 30 aus Stahl abschieden wo.rden ist. Die Diamantkörner (nicht im einzelnen gezeigt) ragen aus der nach Abschluß der galvanischen Behandlung vorhandenen Bindung hervor. Eine abrichtbare Schleifscheibe könnte mit Kunstharz gebunden sein.
In Fig. 4, auf die zusätzlich Bezug genommen wird, ist ein Arbeitsbereich 34 in noch weiterer Vergrößerung dargestellt. Die Schleifscheibe 28 hat einen Schleif- oder Rundungsradius R. Ein Teil 34' des Arbeitsbereiches 34 liegt in einem Stirnbereich und ein Teil 34'' des Arbeitsbereiches 34 liegt in einem Zylinderbereich der Schleifscheibe 28. Die Schleifscheibe 28 hat eine feste Geometrie und ist nicht abrichtbar. Wenn die Standzeit am Ende ist, kann der Arbeitsbereich 34, d.h. die aktive Fläche der Schleifscheibe wieder belegt werden.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3 hat die Schleifscheibe 28 den Schleif- oder Rundungsradius R an der Schleifkante, einen Scheibenradius SR bis zu einer Tangente an die Schleifkante, eine Scheibenhöhe SH von einer Spindelauflagefläche 36 bis zu einer Tangente an die Schleifkante, einen Innenwinkel IW einer Innenfläche (Kegel) 40 zu der Achse 38 der Schleifscheibe 28 und einen Außenwinkel AW einer Außenfläche (Kegel) 42 zur Achse 38. Der Arbeitsbereich 34 der Schleifscheibe 28 ist eine Ringfläche, die gemäß der Darstellung in Fig. 4 von einem Punkt 44 im Stirnbereich bis zu einem Punkt 46 im Zylinderbereich der Schleifscheibe 28 reicht und in dem in Fig. 4 dargestellten Axialschnitt ein bogenförmiges Profil hat, das sich über einen Gesamtkontaktwinkel GKW erstreckt, der in den Fig. 13 bis 15 dargestellt ist und mit Bezug auf diese Figuren noch näher beschrieben wird. Der Gesamtkontaktwinkel GKW beträgt etwa 145°. Das bogenförmige Profil ist kreisbogenförmig, und der Rundungs- radius liegt in einem Bereich von 0,5 bis 5 mm und bevorzugt von 0 , 5 bis 1 mm.
Die Schleifscheibe weist in dem gesamten Arbeitsbereich 34 ein und denselben Schleifbelag auf, d.h. die verschiedenen Teile des Arbeitsbereiches müssen nicht unterschiedlich beschichtet sein, um zum Schruppen oder Schlichten eingesetzt werden können. Die Beschichtungsgrenzen des Arbeitsbereiches 34 sind in der Darstellung in Fig. 4 mit 48 bzw. 50 bezeichnet, der jeweilige Überstand, über den die Beschichtungsgrenze über den eigentlichen Arbeitsbereich hinausreicht, mit 52 bzw. 54. Der Winkel, innerhalb welchem die Schleifscheibe 28 mit dem Kopf des Schneidmessers 22 beim Schleifen in Berührung kommen kann, wird als Kopfkontaktwinkel KKW bezeichnet. Der Kopfkontaktwin- kel für den Einsatz der Schleifscheibe 28 beim Schruppen entspricht dem Teil 34'' des Arbeitsbereiches, und der für das Schlichten dem Teil 34' des Arbeitsbereiches, wie es in Fig. 4 eingezeichnet ist. Der Einsatz dieser unterschiedlichen Teile des Arbeitsbereiches zum Schruppen bzw. Schlichten wird im folgenden näher erläutert.
Ein zu schleifendes Schneidmesser weist drei aktive Flächen auf, nämlich zwei Freiflächen 56 (von denen in Fig. 5a nur eine sichtbar ist) und eine Spanfläche 58. Diese drei Flächen können auf der Messerschleifmaschine 20 separat definiert und anschließend separat geschliffen werden. Jede Freifläche kann aus zwei unterschiedlichen Flächen (mit zwei unterschiedlichen Freiwinkeln und mit zwei Geometrien) bestehen. Der technologische Prozeß kann mehrere Schruppschnitte und einen Schlicht¬ schnitt beinhalten. Jede technologische Phase (Schruppen oder Schlichten) oder Ausfunken kann separat definiert werden.
In den Fig. 13, 14 und 15 sind die Schrupp- und die Schlicht¬ technologie schematisch dargestellt. Bei dem Schruppen (Fig. 13 und 14) wird das Schneidmesser 22 um einen Profilkippwinkel PK gekippt, so daß der Arbeitsbereich 34 mit dem Zylinderbereich der Schleifscheibe 28 in Kontakt gebracht wird. Die auf diese Weise generierte Freifläche des Schneidmessers wird konkav auf der Flanke und zylindrisch am Kopf des Schneidmessers 22. Bei dem hier beschriebenen Erzeugungsschleifverfahren ist vorgesehen, die "Schruppfreifläche" mit einem größeren Freiwinkel als die "Schlichtfreifläche" zu schleifen. In den Fig. 13 und 14 ist deutlich zu erkennen, daß der Gesamtkontaktwinkel GKW von dem Profilkippwinkel PK abhängig ist. Der Profilkontaktwinkel PKW liegt in einem Bereich von Alpha bis 90° - Alpha. Für unterschiedliche Profilkippwinkel PK werden die unterschiedlichen Teile 34', 34'' des Arbeitsbereiches 34 der Schleifscheibe 28 mit dem Schneidmesser 22 in Kontakt gebracht. Auf diese Weise lassen sich der Schrupp- und der Schlichtteil des Arbeitsbereiches 34 der Schleifscheibe 28 gegeneinander verschieben oder sogar voneinander trennen. Die Trennungsgrenze liegt bei PK = 90° - Alpha (bei unterschiedlichen Schleifmethoden: Stoßen oder Ziehen) .
Fig. 14 dient zur Erläuterung, wie der Profilkippwinkel PK den Gesamtkontaktwinkel GKW verschiebt.
Für die Schlichtphase, die mit Bezug auf Fig. 15 beschrieben wird, wird das Messerprofil vertikal positioniert (PK = - Alpha) . Die Schleifscheibe 28 bearbeitet die Flanke des Schneidmessers 22, bei der die Erzeugende ein Bogen in einer Ebene ist . Auf der Flanke entsteht eine ebene oder eine zylindrische Facette, deren Breite berechenbar ist. Nur am Kopf des Schneidmessers 22 wird kein theoretisch exakter Zylinder erzeugt, es wird aber eine korrekte Schneidkante geben. Der " Schlichtfreiwinkel" wird kleiner als beim Schruppen eingestellt, und es werden so die zwei unterschiedlichen Flächen erzeugt. Für den Zerspanungsprozeß muß natürlich der Wert des "Schlichtfreiwinkels" stimmen. Es werden, wie oben erwähnt, durch unterschiedliche Positionierung des Schneidmessers 22 beim Schruppen und Schlichten die unterschiedlichen Bereiche 34'' bzw. 34' der Schleifscheibe 28 beansprucht, was zur Erhöhung der Standzeit führen wird. Sollte der Profilkippwinkel PK kleiner als 90° - Alpha sein, ist immer ein Überschneidungsbereich zwischen Schruppen und Schlichten in Kauf zu nehmen.
Fig. 6 zeigt die Schnittaufteilung für eine Messerbearbeitung, bei der der Abtrag nur durch Zustellung in der Messerachse erfolgt. Bei diesem Verfahren ist der Abtrag an der Messerschulter und an der Messerspitze wesentlich größer als an den Seitenflächen. Sollte es aufgrund der Schleiftechnologie notwendig sein, daß der Abtrag in etwa konstant ist, muß eine geeignete Schnittaufteilung berechnet werden. Zusätzliche Zwischenpositionen müssen dann in der richtigen Reihenfolge in ein CNC-Tei- leprogramm mit der korrekten zeitlich Abfolge der Schleifoperationen umgesetzt werden. Die zusätzlichen SchleifOperationen sind in Fig. 6b grau markiert.
Die Messerbearbeitung wird im folgenden am Beispiel einer Fläche, die in zwei Durchgängen geschruppt und anschließend geschlichtet wird, unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 näher beschrieben. Für das Schruppen in zwei Durchgängen werden mit dem Schneidmesser, das in der in den Fig. 7 und 8 nicht dargestellten Spannvorrichtung 26 (vgl. Fig. 5a) eingespannt ist, Positionen angefahren, die mit 0-14 bezeichnet sind. In Fig. 7 ist links der erste Durchgang und rechts der zweite Durchgang dargestellt. Die Schleifscheibe 28 behält ihre Position jeweils bei, und die dargestellten Positionen werden mit dem Schneidmesser 22 selbst angefahren, obgleich die Darstellung in den Fig. 7 und 8 so gewählt ist, als würde die Schleifscheibe 28 verfahren. Diese kann jedoch, wie die Darstellung in Fig. 1 zeigt, lediglich eine Bewegung in der Y-Achse ausführen. Die Bewegungen in der X-, in der Z- und bei Bedarf in der Y-Achse führt die Spannvorrichtung 26 aus, in welcher das Schneidmesser 22 eingespannt ist.
In Fig. 7 ist 0 die Ausgangsposition, die von einer Standardposition aus kollisionsfrei angefahren werden kann. Diese Position entspricht X = 0, Y = 0, Z = 0, mit der wirksamen Nullpunktverschiebung. Die gestrichelten Pfeile bedeuten ein Verfahren mit Eilgang, die ausgezogenen Pfeile bedeuten Vorschub. 13
Mit 1 ist der Polygonpunkt bezeichnet, der noch im Eilgang angefahren wird. 2-6 sind die Bahnpunkte des ersten Durchgangs, die mit Vorschub angefahren werden. Die Punkte 7 und 8 sind Zwischenpunkte, die im Eilgang angefahren werden. Die Punkte 9- 14 sind Bahnpunkte des zweiten Durchgangs, die mit Vorschub angefahren werden. Ab dem Punkt 14 erfolgt der Rückzug auf die Standardposition im Eilgang.
In Fig. 8 ist 0 wieder die Ausgangsposition, die aus einer Standardposition kollisionsfrei angefahren werden kann. 1 ist der erste Bahnpunkt, der noch im Eilgang angefahren wird. 2-6 sind die Bahnpunkte, die mit Vorschub angefahren werden. Ab dem Punkt 6 erfolgt der Rückzug auf die Standardposition im Eilgang. Die Fig. 9-12 zeigen, wie die in den Fig. 7 und 8 schematisch dargestellten Arbeitsgänge auf der Messerschleifmaschine 20 tatsächlich ausgeführt werden.
In Fig. 9 ist das Schneidmesser 22 so eingestellt, daß die Schleifscheibe 28 mit dem im Zylinderbereich gelegenen Teil 34'' ihres Arbeitsbereiches eine Fläche (A) des Schneidmessers 22 schleift, nämlich schruppt, und zwar ausgehend von einer Schulter 21 bis zu einem Kopf 23 des Schneidmessers 22.
Fig. 10 zeigt die verschiedenen möglichen Schleifpositionen für verschiedene technologische Phasen für das Schleifen des Schneidmessers 22 mit der Schleifscheibe 28.
Gemäß der Darstellung in Fig. 11 wird die andere Fläche (B) des Schneidmessers 22 mit dem im Zylinderbereich gelegenen Teil 34'' des Arbeitsbereiches geschliffen, also ebenfalls geschruppt .
Gemäß der Darstellung in Fig. 12 wird dann die zuvor durch Schruppschleifen bearbeitete Fläche des Schneidmessers 22 in eine vertikale Position gebracht, in der sie zu dem Stirnbereich der Schleifscheibe 28 tangential ist. In dieser Stellung wird diese Fläche des Schneidmessers 22 geschlichtet. Die Einstellung des Messers in bezug auf die in der Y-Achse verfahrbare Schlei scheibe wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 13-15 beschrieben. Von der Schleifscheibe 28 ist in den Fig. 13-15 jeweils nur die Schleifkante durch einen
Kreis angedeutet, der dem in Fig. 4 dargestellten Kreis an der Schneidkante entspricht. Die Schleifscheibe, die im übrigen nicht dargestellt ist, hat dieselbe Orientierung wie in Fig. 4, d.h. ihre Stirnfläche erstreckt sich vertikal und die Drehachse ist horizontal.
In den Fig. 13-15 sind die Schrupp- und die Schlichttechnologie schematisch dargestellt. Bei dem Schruppen (Fig. 13 und 14) wird das Schneidmesser 22 um den Profilkippwinkel PKW gekippt, so daß das Profil mit dem Zylinderbereich der Schleifscheibe 28 in Kontakt gebracht wird. Auf diese Weise wird eine Freifläche generiert, die auf der Flanke konkav ist und an dem Kopf 23 des Schneidmessers 22 zylindrisch ist. Vorzugsweise wird die "Schruppfreifläche" mit einem größeren Freiwinkel als die "Schlichtfreifläche" geschliffen. In den Fig. 13 und 14 ist deutlich- zu erkennen, daß der Gesamtkontaktwinkel GKW von dem Profilkippwinkel PKW abhängig ist, wie weiter oben bereits dargelegt .
Für die Schlichtphase (Fig. 15) wird das Messerprofil vertikal positioniert (PK = - Alpha) . Die Schleifscheibe 28 bearbeitet die Flanke des Schneidmessers mit ihrer Stirnfläche, bei der die Erzeugende ein Bogen in einer Ebene ist, wie ebenfalls bereits dargelegt.
Es werden, wie oben erwähnt, durch unterschiedliche Positionierung des Schneidmessers beim Schruppen und Schlichten unterschiedliche Teile des Arbeitsbereiches 34 der Schleifscheibe 28 beansprucht. Die Vorschubrichtung (Stoßen oder Ziehen) spielt dabei natürlich eine große Rolle.
Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Schleifen von wenig¬ stens einer Fläche an einem in der Zerspantechnik eingesetzten Schneidmesser 22 mit einer sich um die Achse 38 drehenden Schleifscheibe 28, deren Arbeitsbereich 34 eine Ringfläche ist, die im Axialschnitt ein bogenförmiges Profil hat (vgl. insbesondere Fig. 4) , läßt sich folgendermaßen zusammenfassend darstellen:
a) Zuerst wird eine Fläche an dem Schneidmesser 22 durch Schleifen mit der Ringfläche unter einer ersten räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe 28 und Schneidmesser 22 durch wenigstens eine erste translatorische Relativbewegung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser erzeugt, wie es für eine Fläche z.B. in Fig. 11 dargestellt ist, und
b) anschließend wird wenigstens ein Teil der erzeugten Fläche mit der Ringfläche unter einer zweiten räumlichen Orientierung zwischen der Schleifscheibe 28 und dem Schneidmesser 22 durch wenigstens eine zweite translatorische Relativbewegung zwischen der Schleifscheibe 28 und dem Schneidmesser 22 überschliffen, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.
Vorzugsweise werden dabei die erste und die zweite räumliche Orientierung zwischen der Schleifscheibe 28 und dem Schneidmesser 22 durch Einstellen einer ersten bzw. zweiten Position des Schneidmessers 22 in bezug auf die Schleifscheibe 28 erzielt. Je nach der Neigung des Schneidmessers 22 in Fig. 12 wird durch die Schleifscheibe 28 der wenigstens eine Teil der erzeugten Fläche an dem Schneidmesser 22 als konkave oder eben Facette erzeugt . Zweckmäßig erfolgt bei dem Erzeugen der Fläche an dem Schneidmesser 22 der Abtrag nur durch Zustellung in einer Messerachse. Erfindungswesentlich ist, daß zwischen dem Schneidmesser 22 und der Schleifscheibe 28 lediglich translatorische Relativbewegungen ausgeführt werden. Weder die Schleifscheibe 28 noch das Schneidmesser 22 braucht während der Messerbearbei- tung gedreht zu werden, selbstverständlich abgesehen von der Drehung der Schleifscheibe um 28 um deren eigene Achse 38. Die Fläche an dem Schneidmesser 22 kann dabei in dem Schritt a) und/oder in der Schritt b) in zwei Durchgängen durch zwei erste bzw. zweite translatorische Relativbewegungen zwischen der Schleifscheibe 28 und dem Schneidmesser 22 erzeugt werden. Oben ist bereits dargelegt worden, daß das Verfahren bevorzugt auf einer CNC-Maschine ausgeführt wird und daß zum Ermitteln von Wechselbeziehungen zwischen geometrischen und technologischen Parametern für das Erzeugungsschleifen ein CDS-Rechensy- stem eingesetzt wird. Oben ist weiter an einem Beispiel beschrieben worden, daß die Fläche an dem Schneidmesser 22 in dem Schritt a) in zwei Durchgängen, also mit zwei Schruppschnitten erzeugt wird. Es ist aber klar, daß wenigstens ein Schruppschnitt ausreichend ist. Der wenigstens eine Teil der erzeugten Flächen wird dann in dem Schritt b) mit einem Schlichtschnitt überschliffen.
Die translatorische Relativbewegung zwischen der Schleifscheibe 28 und dem Schneidmesser 22 wird dadurch erzeugt, daß dem Schneidmesser 22 relativ zu der Schleifscheibe 28 eine Stoßbewegung (wie z.B. in den Fig. 13 und 14 dargestellt) oder eine Ziehbewegung (wie z.B. in Fig. 15 dargestellt) gegeben wird. Der besondere Vorteil der Schleifscheibe 28, die bei dem hier beschriebenen Verfahren eingesetzt wird, besteht darin, daß die Schleifscheibe in ihrer gesamten zum Schleifen eingesetzten Ringfläche die gleichen Spezifikationen hat, d.h., daß die Schleifscheibe in dem gesamten Arbeitsbereich beispielsweise ein und denselben Schleifbelag aufweist, und daß die Auswahl von Schruppschnitt und Schlichtschnitt allein durch Auswählen von Vorschubparametern wie Vorschubrichtung und -geschwindig- keit, Schnittgeschwindigkeit und Aufmaß erfolgt.
Die Flächenelemente der Ringfläche, die in den Schritten a) und b) zum Schruppen bzw. Schlichten verwendet werden, sind gegeneinander austauschbar.
Bevorzugt wird das hier beschriebene Verfahren verwendet, um unter Einsatz einer Diamant-Topfschleifscheibe Hartmetallmesser zu schleifen.
Die Schleifscheibe 28 kann abrichtbar oder nichtabrichtbar sein. Wenn eine abrichtbare Schleifscheibe verwendet wird, könnte das Abrichten nach folgenden Methoden ausgeführt werden:
Abrichten mit einer Konturrolle 66 (Fig. 16a) , welche die negative Korrektur besitzt. In diesem Fall sind außer dem Anfahren an die Schleifscheibe 28 keine weiteren Achsbewegungen nötig, oder
Abrichten mit einer Konturrolle 68, welche eine ähnliche Kontur besitzt, wie sie üblicherweise verwendet wird. In diesem Fall muß mit der Konturrolle 68 eine Kontur um das Scheibenprofil gefahren werden.
Wegen der geneigten Abrichtspindelachse kann die üblicherweise vorhandene Anordnung der Abrichteinheit nicht dafür übernommen werden. Mit einem neuen Eingangssignal muß der Steuerung mitgeteilt werden, daß die Abrichteinrichtung (Konturrolle 66 oder 68) für die Diamant-Topfschleifscheibe eingerichtet wurde, so daß dann Softwarebereichsendschalter aktiviert werden können und zusätzliche Überwachungs- und Plausibilitätskontrollen bezüglich des SchleifVerfahrens durchgeführt werden können. Fig. 16a zeigt schematisch das Konditionieren mit der Konturrolle 66 und mit Linearinterpolation bei dem Anfahren an die Schleifscheibenkontur. Fig. 16b zeigt das Konditionieren mit der Konturrolle 68 durch Interpolation um die Schleifscheibenkontur . In beiden Fällen kann der Konditioniervorgang mit unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten der Berührungspunkte der Topfscheibe zum Abrichtwerkzeug erfolgen, um so die gewünschte Oberflächengüte oder Abtragfähigkeit der Schleifscheibe 28 zu erreichen. Der eigentliche Abrichtvorgang wird ein in der CNC abgelegter Zyklus sein, welcher auf die Daten der Werkzeugdatenbank zugreift. Der Konditioniervorgang nach Fig. 16b kann ausgeführt werden, wenn die Bedingung für die Radien und die Steilheit des Kegels erfüllt ist. Dann findet eine theoretisch punktförmige Berührung zwischen der Schleifscheibe 28 und der Abrichtrolle 68 statt. Der Abrichtzyklus ist so auszulegen, daß eine Abrichtrolle mit einem zylindrischen Teil und je einem Radius an der Kante angesetzt werden kann.
Oben ist zwar angegeben, daß mindestens zwei Translationsbewegungen nötig sind, nämlich eine für die Flanke des Schneidmessers 22 und eine für den Kopf 23 des Schneidmessers 22, es könnte jedoch mit einer dritten Translationsbewegung zusätzlich gearbeitet werden.
Die Optimierung, die bei dem hier beschriebenen Erzeugungsschleifverfahren vorgenommen wird, kann beispielsweise darin bestehen, daß die Kraft an der Schleiffläche konstant bleibt. Um diese Optimierung zu erreichen, ist es z.B. möglich, die Flächen an dem Schneidmesser 22 so auszulegen, daß die Schnittleistung der Schleifscheibe 28 immer die gleiche bleibt. Der SchleifScheibenhersteller empfiehlt üblicherweise eine bestimmte Schnittleistung, die eingehalten werden sollte. Für den Anwender besteht dann die Möglichkeit, die zu schleifenden Messerflächen daran anzupassen. Eine kontrollierte Schnittaufteilung, wie sie oben mit Bezug auf die Fig. 6a und 6b beschrieben worden ist, ermöglicht eine bessere Optimierung des Schleifpro- zesses, nämlich gleichbleibende Leistung oder Kräfte, Herstellung einer gewünschten Facettenbreite usw.
Eine weitere Optimierung besteht darin, daß die geschliffene Fläche im Endzustand wahlweise plan oder konkav sein kann und daß jede Freifläche selbst aus einer Kombination von zwei Freiflächen bestehen kann. Dafür braucht ledigliche die räumliche Orientierung zwischen der Schleifscheibe 28 und dem Schneidmesser 22 entsprechend gewählt zu werden, kombiniert mit einer Stoß- oder Ziehbewegung des Schneidmessers 22, wie oben dargelegt. Das hier beschriebene Verfahren ist also äußerst flexibel. Industrielle Anwendbarkeit
Mit einer sich um eine Achse drehenden Schleifscheibe, deren Arbeitsbereich eine Ringfläche ist, die im Axialschnitt ein kreisbogenförmiges Profil hat, wird an einem Schneidmesser zuerst eine Fläche durch Schleifen mit der Ringfläche unter einer ersten räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser durch wenigstens eine erste translatorische Relativbewegung zwischen denselben erzeugt und dann wird wenigstens ein Teil der erzeugten Fläche mit der Ringfläche unter einer zweiten räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser durch wenigstens eine zweitetranslatorische Relativbewegung zwischen denselben überschliffen. Die Schleifscheibe ist eine Diamant- Topfschleifscheibe . Der Arbeitsbereich liegt mit einem Teil in einem Stirnbereich und mit einem weiteren Teil in einem Zylinderbereich der Schleifscheibe. Der eine Teil dient zum Schruppschleifen, und der andere Teil dient zum Schlichtschleifen der an dem Schneidmesser zu erzeugenden Fläche. Die Schleifscheibe weist in dem gesamten Arbeitsbereich ein und denselben Schleifbelag auf. Das Schruppen und Schlichten erfolgen - somit zwar mittels Bereichen der Schleifscheibe, die dieselben Spezifikationen haben, jedoch mit unterschiedlichen Schleifparametern. Die Wahl der räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe und Schneidmesser erfolgt vorzugsweise durch Einstellen des Schneidmessers in bezug auf die Schleifscheibe. Das Verfahren gestattet das Erzeugen von Flächen an einem Schneidmesser, die plan und/oder konkav sein können, ermöglicht einen einfacheren Arbeitsablauf und den Einsatz einer Schleifscheibe mit einfacherer Konfiguration als im Stand der Technik.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schleifen von wenigstens einer Fläche an einem in der Zerspantechnik eingesetzten Schneidmesser (22) mit einer sich um eine Achse (38) drehenden Schleifscheibe (28), deren Arbeitsbereich (34) eine Ringfläche ist, die im Axialschnitt ein bogenförmiges Profil hat, durch
a) Erzeugen einer Fläche an dem Schneidmesser (22) durch Schleifen mit der Ringfläche unter einer ersten räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22) durch wenigstens eine erste translatorische Relativbewegung zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22), und b) Überschleifen wenigstens eines Teils der erzeugten Fläche mit der Ringfläche unter einer zweiten räumlichen Orientierung zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22) durch wenigstens eine zweite translatorische Relativbewegung zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt a) die erste räumliche Orientierung zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22) durch Einstellen einer ersten Position des Schneidmessers (22) in bezug auf die Schleifscheibe (28) erzielt wird, und daß in dem Schritt b) die zweite räumliche Orientierung zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22) durch Einstellen einer zweiten Position des Schneidmessers (22) in bezug auf die Schleifscheibe (28) erzielt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Position des Schneid essers (22) so gewählt wird, daß die Schleifscheibe (28) die Fläche an dem Schneidmesser (22) mit einem in einem Zylinderbereich der Schleifscheibe (28) gelegenen ersten Flächenelement der Ringfläche erzeugt, und und daß die zweite Position des Schneidmessers (22) so gewählt wird, daß die Schleifscheibe (28) den wenigstens einen Teil der erzeugten Fläche an dem Schneidmesser (22) mit einer in einem Stirnbereich der Schleifscheibe (28) gelegenen zweiten Flächenelement der Ringfläche überschleift.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Position des Schneidmessers (22) so gewählt wird, daß die Schleifscheibe (28) den wenigstens einen Teil der erzeugten Fläche an dem Schneidmesser (22) als konkave oder ebene Facette erzeugt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Erzeugen der Fläche an dem Schneidmesser (22) der Abtrag nur durch Zustellung in einer Y-Achse der Maschine erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Fläche an dem Schneidmesser (22) nur mit drei zueinander rechtwinkeligen Linearachsen (X, Y, Z) erfolgt und andere Achsen (C, A) als bloße Einstellachsen eingesetzt und vor dem eigentlichen Erzeugungsschleifen der Fläche an dem Schneidmesser (22) positioniert werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche an dem Schneidmesser (22) in dem Schritt a) und/oder in dem Schritt b) in zwei Durchgängen durch zwei erste bzw. zweite translatorische Relativbewegungen zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22) erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren auf einer CNC-Messerschleif aschine (22) ausgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln von Wechselbeziehungen zwischen geometrischen und technologischen Parametern für das Erzeugungsschleifen ein CDS-Rechensystem eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche an dem Schneidmesser (22) in dem Schritt a) mit wenigstens einem Schruppschnitt erzeugt wird und daß der wenigstens eine Teil der erzeugten Fläche in dem Schritt b) mit einem Schlichtschnitt überschliffen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorische Relativbewegung zwischen Schleifscheibe (28) und Schneidmesser (22) dadurch erzeugt wird, daß dem Schneidmesser (22) relativ zu der Schleifscheibe (28) eine Stoß- oder Ziehbewegung gegeben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Überschleifen mit einem Schlichtschnitt dem Schneidmesser (22) relativ zu der Schleifscheibe (28) eine Ziehbewegung gegeben wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schleifscheibe (28) eingesetzt wird, die in ihrer gesamten zum Schleifen eingesetzten Ringfläche die gleichen Spezifikationen hat, und daß die Auswahl von Schruppschnitt und Schlichtschnitt allein durch Auswählen von Vorschubparametern wie Vorschubrichtung und -geschwindigkeit, Aufmaß und Schleifgeschwindigkeit erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß Schruppen und Schlichten in den Schritten a) bzw. b) und somit die zum Schleifen eingesetzten Flächenelemente der Ringfläche gegeneinander austauschbar sind.
15. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 unter Einsatz einer Diamant-Topfschleifscheibe (28) zum Schleifen von Hartmetallmessern (22) .
16. Schleifscheibe zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (28) eine Diamant-Topfschleifscheibe mit einem Arbeitsbereich (34) ist, der zu einem Teil (34') in einem Stirnbereich und zu einem Teil (34' ' ) in einem Zylinderbereich der TopfSchleifscheibe liegt.
17. Schleifscheibe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsbereich (34) eine Ringfläche ist, welche im Axialschnitt ein bogenförmiges Profil hat, das sich über einen Gesamtkontaktwinkel (GKW) erstreckt.
18. Schleifscheibe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtkontaktwinkel (GKW) etwa 145° beträgt.
19. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das bogenförmige Profil kreisbogenförmig ist und einen Rundungsradius (R) hat, der in einem Bereich von 0,5 bis 5 mm und bevorzugt von 0,5 bis 1 mm liegt.
20. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (28) eine feste Geometrie hat und nicht abrichtbar ist.
21. Schleifscheibe nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (28) aus einem metallischen Trägerkörper
(30) besteht, auf den ein Schleifbelag (32) aus Diamantkörnern und einer galvanischen Bindung, aus der die Diamantkörner herausragen, aufgebracht ist.
22. Schleifscheibe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische Bindung aus Nickel besteht.
23. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe (28) abrichtbar ist.
24. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe in dem gesamten Arbeitsbereich (34) ein und denselben Schleifbelag (32) aufweist.
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