CH660566A5 - METHOD AND DEVICE FOR CHECKING ABRASION AND PROCESSING A GRINDING WHEEL. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abriebkontrolle und zum Nachbearbeiten einer Schleifscheibe, die in ein Bindemittel eingebettete Hartschleifmittel aufweist und mit einem sich leichter als diese Hartschleifmittel abnutzenden Nachbearbeitungswerkzeug in Berührung gebracht werden kann. The invention relates to a method and a device for checking the abrasion and reworking a grinding wheel, which has hard abrasives embedded in a binder and can be brought into contact with a reworking tool that is easier to wear than these hard abrasives.
Es ist bekannt, die Schleiffläche von sich abnutzenden Schleifscheiben nach verschiedenen Verfahren nachzubear-beiten, und zwar beispielsweise mit Hilfe eines einzahnigen Diamanten, eines mehrzahnigen Diamanten, eines rotierenden Diamanten oder auch einer Diamantenwalze. Das jeweils zu wählende Verfahren der Nachbearbeitung einer Schleifscheibe zur Erzielung einer optimalen Schleifwirkung hängt vom Typ der Schleifscheibe und von der durchzuführenden Schleifbehandlung ab. Die meisten automatischen Schleifmaschinen arbeiten mit einer Schleifscheibe, die sich mehr oder weniger leicht abnutzt. Das ist beispielsweise für Aluminiumoxid- oder Karborund- bzw. Siliciumcarbid-Schleifscheiben der Fall, welche periodisch mit Hilfe eines Nachbearbeitungswerkzeugs, das weniger stark abnutzbar ist und im allgemeinen Diamanten aufweist, nachbearbeitet, das heisst nachgeformt oder abgezogen werden müssen. Dazu dienen insbesondere die vorstehend erwähnten Diamant-Nachbearbeitungswerkzeuge bzw. Diamantschneider. Da Schleifscheiben, die verhältnismässig abnutzbar sind, im allgemeinen ihre gute Schleiffähigkeit verlieren, bevor sie ihre Dimensionsgenauigkeit in bedeutendem Masse einbüs-sen, werden sie meistens nachbearbeitet, bevor die Dimensionsgenauigkeit der zu schleifenden Werkstücke beeinträchtigt wird. Da der Abstand zwischen der Oberfläche eines durch Schleifen bearbeiteten Werkstücks und der Bearbeitungsfläche eines zur Nachbearbeitung der Schleifscheibe dienenden Nachbearbeitungswerkzeugs, insbesondere einer Abziehvorrichtung, konstant bleibt, genügt es in automatischen Schleifmaschinen, den Abstand zwischen der Schleifscheibe und der Kombination aus Nachbearbeitungswerkzeug und Werkstück in geeigneter Weise periodisch zu verringern. Diese Abstandsverringerung wird Kompensationsoder Ausgleichsbewegung genannt. Je nach der Konstruktion der Schleifmaschine wird entweder die Schleifscheibe oder, wenn der Werkstückträger das Nachbearbeitungswerkzeug trägt, der Werkstückträger zur Ezielung der gewünschten Kompensation vorgeschoben. In beiden Fällen findet diese Ausgleichsbewegung gewöhnlich gerade vor demjenigen Zeitpunkt statt, an welchem das Nachbearbeitungswerkzeug die Schleifscheibe passiert, und das Nachbearbeitungswerkzeug trägt dann einen der Kompensation entsprechenden Betrag von der Schleifscheibe ab; dabei verbleiben die kritischen Flächen der Schleifscheibe, des Werkstücks und des Nachbearbeitungswerkzeugs in denjenigen relativen Stellungen, die sie einnahmen, bevor die Ausgleichsbewegung stattfand. It is known to rework the grinding surface of worn grinding wheels using various methods, for example with the aid of a single-tooth diamond, a multi-tooth diamond, a rotating diamond or else a diamond roller. The method of finishing a grinding wheel to achieve an optimal grinding effect depends on the type of grinding wheel and the grinding treatment to be carried out. Most automatic grinding machines work with a grinding wheel that wears out more or less easily. This is the case, for example, for aluminum oxide or carborundum or silicon carbide grinding wheels, which have to be reworked periodically with the aid of a reworking tool that is less wear-resistant and generally has diamonds, that is to say re-shaped or removed. The diamond post-processing tools or diamond cutters mentioned above are used in particular for this purpose. Since grinding wheels which are relatively wearable generally lose their good grinding ability before they lose their dimensional accuracy to a significant extent, they are usually reworked before the dimensional accuracy of the workpieces to be ground is impaired. Since the distance between the surface of a workpiece machined by grinding and the machining surface of a post-processing tool used for post-processing the grinding wheel, in particular a honing device, remains constant, it is sufficient in automatic grinding machines for the distance between the grinding wheel and the combination of post-processing tool and workpiece periodically decrease. This reduction in distance is called a compensation or compensation movement. Depending on the design of the grinding machine, either the grinding wheel or, if the workpiece carrier carries the post-processing tool, the workpiece carrier is advanced to achieve the desired compensation. In both cases, this compensation movement usually takes place just before the time at which the post-processing tool passes the grinding wheel, and the post-processing tool then removes an amount corresponding to the compensation from the grinding wheel; the critical surfaces of the grinding wheel, the workpiece and the finishing tool remain in the relative positions that they assumed before the compensating movement took place.
Moderne Hartschleifmittel oder Superschleifmittel, wie Diamanten und kubisches Bornitrid, sind nicht so einfach in einen vollautomatischen Schleif- und Nachbearbeitungspro- Modern hard abrasives or super abrasives, such as diamonds and cubic boron nitride, are not so easy to implement in a fully automatic grinding and finishing process.
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zess einzubeziehen. Die Schwierigkeit ergibt sich gerade aus der Eigenschaft dieser Schleifmittel, welche sie so attraktiv macht, nämlich aus ihrem extrem hohen Abriebwiderstand. Aus solchen Hartschleifmitteln gefertigte Schleifscheiben nutzen sich nur extrem langsam ab und in den meisten Fällen sehr gleichförmig. Die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung der Schleifscheibenfläche ergibt sich, wie insbesondere Anwendungen mit kubischem Bornitrid als Hartschleifmittel zeigten, daraus, dass die Rauhigkeit der geschliffenen Werkstückfläche grösser wird. In diesen Fällen kann man zur Vermeidung dieses nachteiligen Effekts eine kleine Ausgleichsbewegung von beispielsweise 0,00254 mm (0,0001 Zoll) vornehmen und dann einen rotierenden Diamantschneider an der Schleifscheibe vorbeiführen. In diesen Fällen wird, wie weiter oben erwähnt, eine, wenn auch nur in geringem Masse, abnutzbare Schleifscheibe mit einem demgegenüber weniger stark abnutzbaren Nachbearbeitungsbzw. Abziehwerkzeug nachbearbeitet. Unter diese Kategorie der Behandlung einer Schleifscheibe fallt auch die anfängliche Formgebung einer Scheibe aus kubischem Bornitrid zwecks Beseitigung einer Exzentrizität nach der Montage. zess to involve. The difficulty arises precisely from the property of these abrasives, which makes them so attractive, namely from their extremely high abrasion resistance. Grinding discs made from such hard abrasives wear out extremely slowly and in most cases very uniformly. The need to rework the grinding wheel surface arises, as applications in particular with cubic boron nitride as hard abrasive have shown, from the fact that the roughness of the ground workpiece surface increases. In these cases, to avoid this detrimental effect, a small compensating movement of, for example, 0.00254 mm (0.0001 inch) can be carried out and then a rotating diamond cutter is guided past the grinding wheel. In these cases, as mentioned above, a wear wheel, even if only to a small extent, with a postprocessing or wear that is less wearable in comparison. Reworked removal tool. This category of grinding wheel treatment also includes the initial shaping of a cubic boron nitride wheel to remove eccentricity after assembly.
Bei vielen Anwendungen einer Schleifscheibe mit einem Hartschleifmittel zeigt sich jedoch die Notwendigkeit einer Nachbearbeitung der Schleifscheibenfläche darin, dass die Schleifscheibe ihre gute Schleifwirkung verliert, weniger leicht schleift und daher mehr Kraft erfordert, wobei gleichzeitig die Temperatur ansteigt. Der Grund für diese nachteiligen Effekte besteht darin, dass die individuellen Körner des Hartschleifmittels, also die einzelnen Diamantteilchen oder kubischen Bornitridteilchen, immer weniger stark aus dem Bindemittel herausragen, in das sie eingebettet sind und welches sie zusammenhält. Um diesen Nachteil zu beseitigen, muss das Bindemittel abgetragen oder erodiert werden, ohne jedoch die individuellen Teilchen des Hartschleifmittels wesentlich abzunutzen oder gar aus der Schleifscheibe herauszuziehen. Das lässt sich dadurch erreichen, dass man die Schleifscheibe ein verhältnismässig weiches Material, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid, schleifen lässt, wobei dieses durch die Schleifscheibe abzuschleifende Material entweder in Form eines stationären Stabs oder einer rotierenden Scheibe verwendet wird. Bei Verwendung einer rotierenden Scheibe wird diese entweder motorisch angetrieben, oder aber sie ist mit einer Bremseinrichtung ausgerüstet, welche die Drehgeschwindigkeit verringert, welche diese Scheibe aus verhältnismässig weichem Material infolge der Anpressung der angetriebenen Hartschleifmittelscheibe annehmen kann. In many applications of a grinding wheel with a hard abrasive, however, the need to rework the surface of the grinding wheel shows that the grinding wheel loses its good grinding action, grinds less easily and therefore requires more force, while the temperature rises at the same time. The reason for these adverse effects is that the individual grains of the hard abrasive, i.e. the individual diamond particles or cubic boron nitride particles, project less and less from the binder in which they are embedded and which holds them together. In order to eliminate this disadvantage, the binder must be removed or eroded without, however, significantly wearing out the individual particles of the hard abrasive or even pulling it out of the grinding wheel. This can be accomplished by letting the grinding wheel grind a relatively soft material, such as alumina or silicon carbide, using this material to be grinded by the grinding wheel either in the form of a stationary rod or a rotating wheel. When using a rotating disc, it is either driven by a motor, or it is equipped with a braking device which reduces the speed of rotation, which this disc made of relatively soft material can assume due to the contact pressure of the driven hard abrasive disc.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu verbessern und so zu gestalten, dass es ohne weiteres auf automatische Schleifmaschinen mit Schleifscheiben-Nachbearbeitung anwendbar is. Des weiteren soll eine verbesserte automatische Schleifmaschine zur Durchführung des neuen Verfahrens geschaffen werden. The invention is based on the object of improving the method of the type described at the outset and designing it so that it can be readily used on automatic grinding machines with grinding wheel post-processing. Furthermore, an improved automatic grinding machine for implementing the new method is to be created.
Das erfmdungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Tiefe des Schleifscheibenabriebs, bei welcher die Nachbearbeitung stattfinden soll, gewählt wird und dass nach Erreichen dieser Abriebstiefe die Schleifscheibe derart in Bezug auf das Nachbearbeitungswerkzeug bewegt und positioniert wird, dass dieses Nachbearbeitungswerkzeug durch die Schleifscheibe um eine Dicke abgenutzt wird, die so bemessen ist, dass individuelle Teilchen des Hartschleifmittels der Schleifscheibe zur Aufrechterhaltung ihrer Schleifwirkung aus dem Bindemittel herausragen. The method according to the invention is characterized in that a predetermined depth of the grinding wheel abrasion at which the postprocessing is to take place is selected and that after this abrasion depth has been reached the grinding wheel is moved and positioned in relation to the postprocessing tool in such a way that this postprocessing tool is moved through the grinding wheel by one Thickness is worn, which is dimensioned so that individual particles of the hard abrasive of the grinding wheel protrude from the binder to maintain its grinding effect.
Auf diese Weise wird also erreicht, dass eine periodische Nachbearbeitung der Schleifscheibe durch den jeweiligen Abrieb des Nachbearbeitungswerkzeugs um eine vorbestimmte Dicke immer dann erfolgt, wenn die Abriebtiefe der Schleifscheibe, nach der Schleifbehandlung einer entsprechenden Anzahl von Werkstücken, einen ebenfalls vorgebbaren Wert erreicht hat. In this way it is achieved that a periodic reworking of the grinding wheel by the respective abrasion of the reworking tool takes place by a predetermined thickness whenever the abrasion depth of the grinding wheel has reached a likewise predeterminable value after the grinding treatment of a corresponding number of workpieces.
Eine zweckmässige Durchführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach dem Schleifen eines Werkstücks oder einer bestimmten Anzahl von Werkstücken die Stellung der Schleifscheibe zusätzlich zu ihren normalen Vorschubbewegungen relativ zum Werkstück so nachjustiert wird, dass die zunehmende Abnutzung der Schleifscheibe kompensiert wird, um den scheinbaren Schleifscheibenabrieb innerhalb des Toleranzbereiches des Werkstücks zu halten, und dass diese Kompensationen jeweils so oft durchgeführt werden, bis die erwähnte vorbestimmte Tiefe des Schleifscheibenabriebs erreicht ist, woraufhin die erwähnte Nachbearbeitung mittels des Nachbearbeitungswerkzeugs durchgeführt wird. An expedient embodiment of the method according to the invention is characterized in that after grinding a workpiece or a certain number of workpieces, the position of the grinding wheel is readjusted relative to the workpiece in addition to its normal feed movements so that the increasing wear of the grinding wheel is compensated for, in order to keep the apparent grinding wheel abrasion within the tolerance range of the workpiece, and that these compensations are carried out in each case until the aforementioned predetermined depth of the grinding wheel abrasion is reached, whereupon the abovementioned post-processing is carried out using the post-processing tool.
Indem zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nachbearbeitungsvorgängen die Schleifscheibe jeweils nach einem oder mehreren Schleifarbeitsgängen in geeigneten Schritten vorgeschoben wird, lässt sich ohne weiteres erreichen, dass die scheinbare Abnutzung der Schleifscheibe immer innerhalb der zulässigen Toleranzen der Abmessungen der durch Schleifen behandelten Werkstücke liegt. By advancing the grinding wheel in suitable steps after one or more grinding operations between two successive post-processing operations, it can be easily achieved that the apparent wear of the grinding wheel is always within the permissible tolerances of the dimensions of the workpieces treated by grinding.
Eine weitere zweckmässige Durchführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstückträger und ein Träger für das Nachbearbeitungswerkzeug an festen Stellen des Gestells einer Schleifmaschine und die Schleifscheibe auf einem beweglichen Schleifscheibenträger, der mittels einer durch ein programmierbares Steuergerät steuerbaren Antriebseinrichtung angetrieben wird, montiert werden, dass das Steuergerät so programmiert wird, dass die Schleifscheibe mit dem Nachbearbeitungswerkzeug nur in Berührung gebracht wird, nachdem eine vorgebbare Anzahl von Schleifarbeitsgängen durchgeführt worden ist, bei denen eine vorgebbare Anzahl von jeweils auf dem Werkstückträger befestigten Werkstücken mit der Schleifscheibe behandelt wurde, so dass die erwähnte, vorbestimmte Abriebtiefe der Schleifscheibe erreicht wird, dass das Steuergerät ferner so programmiert wird, dass ein erster Ausgleich des Schleifscheibenabriebs erreicht wird, indem die Schleifscheibe zusätzlich zu ihren normalen Vorschubbewegungen in Abhängigkeit von der vorbestimmten Anzahl der behandelten Werkstücke und gemäss vorbestimmter Werte vorgeschoben wird, um den scheinbaren Abrieb der Schleifscheibe innerhalb der Toleranzbereiche der Werkstücke zu halten, und dass das Steuergerät ausserdem so programmiert wird, dass ein zweiter Ausgleich des Schleifscheibenabriebs während jedes Nachbearbeitungsganges der Schleifscheibe durchgeführt wird, indem die Schleifscheibe so weit gegen das Nachbearbeitungswerkzeug vorgeschoben wird, bis dieses um eine vorgebbare Dicke abgenutzt worden ist, und dann wieder vom Nachbearbeitungswerkzeug zurückgezogen wird. Another expedient embodiment of the method is characterized in that a workpiece carrier and a carrier for the post-processing tool are mounted at fixed locations on the frame of a grinding machine and the grinding wheel is mounted on a movable grinding wheel carrier which is driven by a drive device which can be controlled by a programmable control unit, in that the control unit is programmed in such a way that the grinding wheel is brought into contact with the post-processing tool only after a predeterminable number of grinding operations have been carried out, in which a predefinable number of workpieces each attached to the workpiece carrier has been treated with the grinding wheel, so that the mentioned , predetermined abrasion depth of the grinding wheel is reached so that the control unit is further programmed so that a first compensation of the grinding wheel abrasion is achieved by the grinding wheel in addition to its normal len feed movements depending on the predetermined number of treated workpieces and according to predetermined values to keep the apparent abrasion of the grinding wheel within the tolerance ranges of the workpieces, and that the control unit is also programmed so that a second compensation of the grinding wheel wear during each reworking process the grinding wheel is carried out by advancing the grinding wheel against the post-processing tool until the latter has been worn by a predeterminable thickness and then withdrawing it again from the post-processing tool.
Die Dicke, um die das Nachbearbeitungswerkzeug während eines Nachbearbeitungsvorganges der Schleifscheibe abgenutzt wird, wird vorzugsweise um eine Grössenordnung grösser gewählt als die erwähnte, vorbestimmte Tiefe des Schleifscheibenabriebs. The thickness by which the post-processing tool is worn during a post-processing operation of the grinding wheel is preferably chosen to be an order of magnitude larger than the aforementioned, predetermined depth of grinding wheel wear.
Die automatische Schleifmaschine nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer programmierbaren Steuervorrichtung zur Steuerung der für den Ausgleich des Schleifscheibenabriebs und die Nachbearbeitung der Schleifscheibe erforderlichen Vorschubbewegungen des Schleifscheibenträgers ausgerüstet ist. The automatic grinding machine according to the invention is characterized in that it is equipped with a programmable control device for controlling the feed movements of the grinding wheel carrier necessary for the compensation of the grinding wheel abrasion and the finishing of the grinding wheel.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, die den zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Teil einer Schleifmaschine in perspektivischer Ansicht zeigt. The invention is explained in more detail with reference to the drawing, which shows the part of a grinding machine that is essential for understanding the invention in a perspective view.
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Danach weist eine elektromechanische, zum Innenschleifen bestimmte Schleifmaschine 10 eine Schleifscheibe 17, im betrachteten Beispiel eine Borloch-Schleifscheibe auf, deren Spindel auf einem Querschlitten installiert ist. Dieser Querschlitten wird beispielsweise durch Motoren mit rechnergesteuerter numerischer Steuerung angetrieben, wie sie in der am 22. Mai 1980 eingereichten US-Patentanmeldung S.N. 152 286 beschrieben sind. Für die Steuerung dieser Motoren lässt sich jedes geeignete programmierbare Steuergerät verwenden, beispielsweise das unter dem Handelsnamen Bryant Series 75 bekannte Steuergerät der Westinghouse Electric Corporation, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222. Eine geeignete Vorschubsteuerung ist auf dem Markt unter dem Handelsnamen «INTEL» (Warenzeichen), 80/05 Single Board Computer erhältlich und wird von der Firma Intel Corporation in Santa Clara, Californien 95054 hergestellt. Als Antriebseinrichtung kann beispielsweise der unter dem Handelsnamen «HYAMP» (Warenzeichen) bekannte Servoantrieb der Firma Hyper Loop, Inc., 7459 W. 79 Street, Bridgeview, Illinois 60455 verwendet werden. Es handelt sich hierbei um einen SCR-gesteuerten Einphasen-Vier-wellen-Zweirichtungs-Servoantrieb für Gleichstrommotoren, welcher eine Gleichspannung für eine genaue Geschwindigkeitssteuerung und -regelung über einen weiten Drehzahlbereich liefert. Ein anderer geeigneter Servoantrieb ist unter der Bezeichnung Size 50 von der General Electric Company, 685 West Rio Road, Charlottsville, Virginia 22906 erhältlich. According to this, an electromechanical grinding machine 10 intended for internal grinding has a grinding wheel 17, in the example considered a Borloch grinding wheel, the spindle of which is installed on a cross slide. This cross slide is driven, for example, by motors with computer-controlled numerical control, as described in U.S. patent application S.N. 152 286 are described. Any suitable programmable control device can be used to control these motors, for example the control device known from the Westinghouse Electric Corporation, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania 15222, known under the trade name Bryant Series 75. A suitable feed control is available on the market under the trade name “INTEL” ( Trademark), 80/05 single board computer, and is manufactured by Intel Corporation of Santa Clara, California 95054. The servo drive from Hyper Loop, Inc., 7459 W. 79 Street, Bridgeview, Illinois 60455, known under the trade name “HYAMP” (trademark), can be used as the drive device. It is an SCR-controlled, single-phase, four-shaft, bidirectional servo drive for DC motors, which supplies DC voltage for precise speed control and regulation over a wide speed range. Another suitable servo drive is available under the designation Size 50 from General Electric Company, 685 West Rio Road, Charlottsville, Virginia 22906.
Der Antriebsmotor für jede Achse ist ein Gleichstrom-Servomotor. Geeignete Gleichstrom-Servomotoren dieses Typs sind unter dem Handelsnamen «SNAPPER» (Warenzeichen), Gesteligrössen 3435 und 5115, erhältlich, die von der Firma Torque Systems Incorporated, 225 Crescent Street, Waltham, Massachusetts 02154 hergestellt werden. Ein grosser Motor dieses Typs ist auch von der Firma H. K. Porter Co., 301 Porter Street, Pittsburgh, Pennsylvania 15219, erhältlich. The drive motor for each axis is a DC servo motor. Suitable DC servomotors of this type are available under the trade name "SNAPPER" (trademark), Gesteligrize 3435 and 5115, which are manufactured by Torque Systems Incorporated, 225 Crescent Street, Waltham, Massachusetts 02154. A large motor of this type is also available from H.K. Porter Co., 301 Porter Street, Pittsburgh, Pennsylvania 15219.
Drehzahlmesser sind Teil der Gleichstrom-Servomoto-ren. Resolver bzw. Coordinatenwandler, Codiergeräte oder «INDUCTOSYN»-Signalumformer werden im Rückkopplungssystem verwendet und sind auf dem Markt erhältliche, handelsübliche Baueinheiten von Rückkopplungseinrichtungen für Positionsregelung. Resolver dieser Art sind von der Firma CLifton Précision Company, Clifton Heights, Pennsylvania 19018 erhältlich. «INDUCTOSYN»-Signalformer für genaue Positionssteuerungen oder Positionsregelungen bei linearen oder Drehbewegungen sind von der Firma Far-rand Controls, einer Division der Farrand Industries, Inc., 99 Wall Street, Valhalla, New York 10595, erhältlich. Ein geeignetes optisches Winkel-Codiergerät ist unter der Bezeichnung Model No. DRC-35 von der Firma Dynamics Research Corporation, 60 Concord Street, Wilmington, Maryland 01887 erhältlich. Tachometers are part of the DC servo motors. Resolvers or coordinate converters, coding devices or "INDUCTOSYN" signal converters are used in the feedback system and are commercially available units of feedback devices for position control available on the market. Resolvers of this type are available from CLifton Precision Company, Clifton Heights, Pennsylvania 19018. "INDUCTOSYN" signal formers for precise position control or position control for linear or rotary movements are available from Far-rand Controls, a division of Farrand Industries, Inc., 99 Wall Street, Valhalla, New York 10595. A suitable optical angle encoder is available under the designation Model No. DRC-35 available from Dynamics Research Corporation, 60 Concord Street, Wilmington, Maryland 01887.
Die Schleifmaschine 10 hat ein übliches Maschinenbett 12, auf dem ein üblicher fester Werkstückträger 13 montiert ist, der von bekannter Bauart sein kann und eine Einspannvorrichtung 15 für das zu haltende Werkstück W trägt. Diese Einspannvorrichtung 15 kann durch einen Motor über eine Riemenscheibenanordnung gedreht werden, wie sie in der vorstehend angegebenen US-Patentanmeldung beschrieben ist. The grinding machine 10 has a customary machine bed 12 on which a customary fixed workpiece carrier 13 is mounted, which can be of a known type and carries a clamping device 15 for the workpiece W to be held. This chuck 15 can be rotated by a motor via a pulley assembly as described in the above-referenced U.S. patent application.
Die Schleifscheibe 17 ist auf einer Kombinationsschlittenanordnung 19 auf der in der Zeichnung rechten Seite der Schleifmaschine 10 montiert. Diese Kombinationsschlittenanordnung 19 weist Längs- und Querschlitten auf, wie sie in der vorstehend erwähnten US-Patentanmeldung beschrieben sind. Das Steuersystem der Schleifmaschine ist dazu eingerichtet, beliebige Bewegungskombinationen der Schleifscheibe auf der Kombinationsschlittenanordnung 19 zu steuern. Bei der Schleifscheibe 17 handelt es sich um eine Hartschleifmittelscheibe mit Diamantteilchen oder Teilchen aus kubischem Bornitrid, welche ein Hartschleifmittel oder Super-schleifmittel darstellen und in einem geeigneten Bindemittel eingebettet sind. Durch dieses Bindemittel werden die Schleifmittelteilchen so gehalten, dass ihre äusseren Segmente aus dem Bindemittel herausragen und auf diese Weise die das Werkstück W bearbeitende Schleif- bzw. Schneidfläche auf der Schleifscheibe 17 definieren. The grinding wheel 17 is mounted on a combination slide arrangement 19 on the right side of the grinding machine 10 in the drawing. This combination slide assembly 19 has longitudinal and cross slides as described in the aforementioned U.S. patent application. The control system of the grinding machine is set up to control any combination of movements of the grinding wheel on the combination slide arrangement 19. The grinding wheel 17 is a hard abrasive wheel with diamond particles or particles made of cubic boron nitride, which are a hard abrasive or super-abrasive and are embedded in a suitable binder. This binding agent holds the abrasive particles in such a way that their outer segments protrude from the binding agent and in this way define the grinding or cutting surface on the grinding wheel 17 that processes the workpiece W.
Eine Nachbearbeitungs- bzw. Abziehvorrichtung 20 mit einem Nachbearbeitungswerkzeug 47 ist auf einem Gestell 21 montiert, welches seinerseits auf dem Maschinenbett 12 installiert ist und dieses bis zum Zentrum der Maschinen-schleifzone überragt. Diese Nachbearbeitungsvorrichtung 20 weist eine Grundplatte 31 auf, welche mit Hilfe von Bolzen 23 gleitbar in T-Schlitzen 25 des Gestells 21 montiert ist. A post-processing or pull-off device 20 with a post-processing tool 47 is mounted on a frame 21, which in turn is installed on the machine bed 12 and projects beyond this to the center of the machine grinding zone. This post-processing device 20 has a base plate 31 which is slidably mounted in the T-slots 25 of the frame 21 with the aid of bolts 23.
Eine in Querrichtung bewegliche und justierbare Schlittenanordnung 35 ist auf der Grundplatte 31 installiert und hat ein Querteil 43, welches sich aufwärts erstreckt und eine Seitenwand zur Halterung der das Nachbearbeitungswerkzeug 47 tragenden Nachbearbeitungseinheit 45 bildet. A carriage arrangement 35 which is movable and adjustable in the transverse direction is installed on the base plate 31 and has a cross part 43 which extends upwards and forms a side wall for holding the post-processing unit 45 carrying the post-processing tool 47.
Beim Betrieb wird die Schleifscheibe 17 gedreht, um die Bohrung und/oder die Fläche eines Werkstücks W zu schleifen. Der gesteuerte Längsschlitten erteilt der Schleifscheibe 17 eine Folge von Bewegungen, wie beispielsweise einen raschen Vorschub, eine langsame Zustellbewegung, rasche Hin- und Herbewegungen und schliesslich eine Rückbewe-gung. Durch den Querschlitten erfahrt die Schleifscheibe 17 Positionierungs- und Ausgleichsbewegungen, um die Abnutzung der Schleifscheibe infolge der Schleifvorgänge zu kompensieren. Das Steuersystem der Schleifmaschine gemäss der vorliegenden Erfindung ist in der vorstehend genannten US-Patentanmeldung beschrieben und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. In operation, the grinding wheel 17 is rotated to grind the bore and / or the surface of a workpiece W. The controlled longitudinal slide gives the grinding wheel 17 a series of movements, such as a rapid feed, a slow infeed movement, rapid back and forth movements and finally a backward movement. Through the cross slide, the grinding wheel 17 undergoes positioning and compensating movements in order to compensate for the wear of the grinding wheel as a result of the grinding processes. The control system of the grinding machine according to the present invention is described in the above-mentioned US patent application and need not be explained in more detail here.
Während der Nachbearbeitung der Schleifscheibe 17 wird diese auf der Kombinationsschlittenanordnung über die Nachbearbeitungsvorrichtung 20 bewegt, wo sie durch das Nachbearbeitungswerkzeug 47 nachbearbeitet wird. Dieses Nachbearbeitungswerkzeug 47 besteht aus einem im Vergleich zum Hartschleifmittel der Schleifscheibe 17 weicheren und sich rascher als dieses Hartschleifmittel abnutzenden Material, wie beispielsweise Aluminiumoxid oder Silicium-carbid. Derartige Materialien haben jedoch eine hinreichende Härte, um das Bindemittel der Schleifscheibe 17 abzuschleifen bzw. abzureiben. Dabei werden jedoch die individuellen Teilchen oder Körner des Hartschleifmittels praktisch nicht beeinträchtigt. During the reworking of the grinding wheel 17, it is moved on the combination slide arrangement via the reworking device 20, where it is reworked by the reworking tool 47. This post-processing tool 47 consists of a material which is softer in comparison to the hard abrasive of the grinding wheel 17 and which wears out faster than this hard abrasive, such as aluminum oxide or silicon carbide. However, such materials have sufficient hardness to grind off or rub off the binding agent of the grinding wheel 17. However, the individual particles or grains of the hard abrasive are practically not affected.
Eine Nachbearbeitung der Schleifscheibe 17 ist immer dann erforderlich, wenn nach einer bestimmten Betriebsdauer, die aufgrund der verbesserten Abriebfestigkeit des Hartschleifmittels der Schleifscheibe 17 eine verhältnismässig grosse Anzahl von Schleifarbeitsgängen einschliessen kann, die aus dem Bindemittel der Schleifscheibe herausragenden Enden der individuellen Schleifmittelteilchen praktisch abgerieben sind und daher nicht mehr an der Fläche der Schleifscheibe 17 vorstehen. Um diesen Zustand zu beseitigen, muss das Bindemittel der Schleifscheibe 17 so weit abgerieben oder erodiert werden, dass die Teilchen des Hartschleifmittels wieder, ohne selber abgerieben oder herausgezogen zu werden, genügend weit freigelegt werden. A reworking of the grinding wheel 17 is always necessary if after a certain operating time, which due to the improved abrasion resistance of the hard abrasive of the grinding wheel 17 can include a relatively large number of grinding operations, the ends of the individual abrasive particles protruding from the binding agent of the grinding wheel are practically abraded and therefore no longer protrude from the surface of the grinding wheel 17. In order to eliminate this condition, the binding agent of the grinding wheel 17 must be rubbed or eroded to such an extent that the particles of the hard abrasive are again exposed sufficiently far without being rubbed or pulled out.
Diesem Zwecke, nämlich die Teilchen des Hartschleifmittels periodisch aus dem Bindemittel freizulegen, dient das Nachbearbeitungswerkzeug 17, bei dem es sich um einen Stab oder eine Scheibe aus dem erwähnten Material handeln kann. Das stationäre Teil der Nachbearbeitungsvorrichtung ist starr eingeklemmt und wird aus verhältnismässig steifen Plattenabschnitten gebildet, die eine stabile, genau positio4 The post-processing tool 17, which can be a rod or a disk made of the material mentioned, serves this purpose, namely to periodically expose the particles of the hard abrasive from the binder. The stationary part of the post-processing device is clamped rigidly and is formed from relatively stiff plate sections, which have a stable, exactly positive position
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nierte Halterung für das Nachbearbeitungswerkzeug bilden, welches eine nur geringe Federkonstante hat. Mit einem derartigen Nachbearbeitungswerkzeug 47 lässt sich eine Nachbearbeitung der Schleifscheibe 17 einfach, rasch, zuverlässig und wirkungsvoll durchführen. form the holder for the post-processing tool, which has only a low spring constant. With such a post-processing tool 47, post-processing of the grinding wheel 17 can be carried out simply, quickly, reliably and effectively.
Insbesondere lässt sich mit dem Verfahren nach der Erfindung ein zweifacher Ausgleich des Schleifscheibenabriebs erreichen, wie es nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert wird. Die Schleifscheibe 17 wird gemäss diesem Beispiel jeweils nachbearbeitet, wenn 100 Werkstücke geschliffen worden sind. Es sei angenommen, dass während dieses Intervalls die Schleifscheibe um 0,0254 mm (0,001 Zoll) abgerieben wird. Die Werkstücktoleranz ist derart bemessen, dass der Schleifscheibenabrieb auf einem Wert von 0,00254 mm (0,0001 Zoll) oder weniger gehalten werden sollte. Jedesmal, wenn die Schleifscheibe 17 vollständig nachbearbeitet wird, wird das Nachbearbeitungswerkzeug 47 um eine Dicke von 0,635 mm (0,025 Zoll) abgenutzt, also um eine Grössenordnung stärker als der vorbestimmte Abrieb der Schleifscheibe nach der Schleifbehandlung von 100 Werkstücken. Der Werkstückträger und der Träger für das Nachbearbeitungswerkzeug 47 haben feste Positionen, und die Schleifscheibe 17 ist durch ein Steuergerät mit rechnergesteuerter numerischer Steuerung beweglich. In particular, the method according to the invention allows the grinding wheel abrasion to be compensated twice, as will be explained in more detail below using an example. The grinding wheel 17 is reworked according to this example each time 100 workpieces have been ground. It is assumed that the grinding wheel is wiped by 0.0254 mm (0.001 inches) during this interval. The workpiece tolerance is such that grinding wheel wear should be kept at 0.00254 mm (0.0001 inches) or less. Each time the grinding wheel 17 is completely reworked, the reworking tool 47 is worn by a thickness of 0.635 mm (0.025 inch), that is, an order of magnitude greater than the predetermined abrasion of the grinding wheel after the grinding treatment of 100 workpieces. The workpiece carrier and the carrier for the finishing tool 47 have fixed positions, and the grinding wheel 17 can be moved by a control device with computer-controlled numerical control.
Die erste Ausgleichsbewegung des zweifachen Ausgleichs wird benutzt, um den scheinbaren Schleifscheibenabrieb auf 0,00254 mm (0,0001 Zoll) oder weniger und damit innerhalb der zugelassenen Werkstücktoleranzen zu halten. Das programmierbare Steuergerät wird daher so programmiert, dass die Schleifscheibe 17 jeweils nach dem Schleifen von 10 Werkstücken um 0,00254 mm (0,0001 Zoll) oder nach dem Schleifen jedes Werkstücks um 0,000254 mm (0,00001 Zoll) The first compensation movement of the double compensation is used to keep the apparent grinding wheel abrasion at 0.00254 mm (0.0001 inches) or less, and thus within the allowable workpiece tolerances. The programmable control unit is therefore programmed so that the grinding wheel 17 after grinding 10 workpieces by 0.00254 mm (0.0001 inch) or after grinding each workpiece by 0.000254 mm (0.00001 inch)
gegen das Werkstück vorgeschoben wird. Selbstverständlich kann auch eine beliebige Kombination zwischen den genannten Daten gewählt werden. Dieser, zur Erzielung einer Ausgleichsbewegung dienende Vorschub erfolgt zusätzlich zu den normalen Vorschubbewegungen. is pushed against the workpiece. Of course, any combination of the above data can also be selected. This feed, which is used to achieve a compensating movement, is carried out in addition to the normal feed movements.
Der zweite Ausgleich besteht darin, nach dem Schleifen von jeweils 100 Werkstücken die Schleifscheibe 17 mit dem Nachbearbeitungswerkzeug 47 in Kontakt zu bringen und dann um 0,635 mm (0,025 Zoll) weiter vorzuschieben, um eine entsprechende Dicke des Nachbearbeitungswerkzeugs 47 abzureiben, und anschliessend die Schleifscheibe 17 vom Nachbearbeitungswerkzeug 47 unter Berücksichtigung der jeweils zusätzlichen 0,635 mm (0,025 Zoll) zurückzuziehen, so dass sie die korrekte Position einnimmt, um mit dem Werkstück in Berührung gebracht zu werden. Das programmierbare Steuergerät wird daher so programmiert, dass die Schleifscheibe nach dem Schleifen von jeweils 100 Werkstük-ken zunächst gegen das Nachbearbeitungswerkzeug 47 vorgeschoben wird, und zwar entweder in die Stellung, die sie einnahm, nachdem sie beim letzten Nachbearbeitungsvorgang das Nachbearbeitungswerkzeug um die erwähnte Dik-ke abgerieben hatte, oder aber, was auf das gleiche hinausläuft, in eine Stellung, die um 0,635 mm (0,025 Zoll) jenseits derjenigen Lage liegt, die sie zu Beginn des letzten Nachbearbeitungsvorgangs bei Anlage am Nachbearbeitungswerkzeug 47 einnahm, und dass die Schleifscheibe anschliessend mit einer geeigneten Geschwindigkeit unter entsprechender Abnutzung des Materials des Nachbearbeitungswerkzeugs 47 um 0,635 mm (0,025 Zoll) weiter vorgeschoben und schliesslich, nach einer geeigneten Verweilzeit, wieder in die korrekte Position zurückgezogen wird, damit das folgende Werkstück der Schleifbehandlung unterworfen werden kann. The second compensation is to bring the grinding wheel 17 into contact with the post-processing tool 47 after grinding 100 workpieces each and then advance them by 0.635 mm (0.025 inch) to rub off a corresponding thickness of the post-processing tool 47, and then the grinding wheel 17 withdraw from the post-processing tool 47, taking into account the additional 0.635 mm (0.025 inch), so that it is in the correct position to be brought into contact with the workpiece. The programmable control unit is therefore programmed in such a way that, after grinding 100 workpieces in each case, the grinding wheel is first advanced against the post-processing tool 47, either into the position which it assumed after the post-processing tool for the mentioned dik during the last post-processing operation -ke had rubbed, or, which amounts to the same thing, in a position which is 0.635 mm (0.025 inch) beyond the position which it assumed at the beginning of the last post-processing operation when it was in contact with the post-processing tool 47, and that the grinding wheel subsequently at a suitable speed with appropriate wear of the material of the finishing tool 47 by 0.635 mm (0.025 inch) and finally, after a suitable dwell time, is retracted again into the correct position so that the following workpiece can be subjected to the grinding treatment.
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Legal Events
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