DD142309A1 - PROCESS FOR THE SAFE USE OF GRINDING TOOLS, ESPECIALLY DIAMOND TOOLS - Google Patents

Description

Verfahren zum schonenden Einsatz von Schleifwerkzeugen, insbesondere Diamantwerkzeugen. .Method for the careful use of grinding tools, in particular diamond tools. ,

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung' und ständigen Aufrechterhaltung einer günstigen Flächenpressung zwischen dem Schleifwerkzeug und dein Werkstück beim Trennschleifen und Schleifen, insbesondere mit Diamantwerkzeugen, in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen des Werkstückes und von seinen Materialeigenschaften.The invention relates to a method for setting 'and constantly maintaining a favorable surface pressure between the grinding tool and your workpiece during cutting and grinding, in particular with diamond tools, depending on the geometric dimensions of the workpiece and its material properties.

Beim Trennschleifen und Schleifen, insbesondere mit Diamantwerkzeugen, kommt es darauf an, im Interesse der Erhaltung einer maximalen Standzeit des Werkzeuges, einer kontinuierlichen Selbstschärfung, einer optimalen Oberflächengüte sowie minimaler Bearbeitungszeiten und einer Minimierung der Abrichtvorgänge· dafür zu sorgen, daß an den, in einer Bindung fest sitzenden Schleifkörnern ständig scharfe Schneidkanten zum Einsatz kommen können. Das setzt voraus, daß, abgestimmt mit dem Bindungsverschleiß, neue Schneidkanten an stumpfen Schleifkörnern durch Kornsplitterung und Kornbruch entstehen, bzw. nach dem vollständigen Kornverschleiß neue Schleifkörner zum Eingriff kommen können. Die Herausbildung eines solchen Schneidfläche nz us tand es wird im wesentlichen durch die Flächenpressung zwischen Werkzeug und Werkstück in Eichtung des Materialabschliffes bestimmt, Insbesondere wird diejenige Flächenpressung ρ als günstige Flächenpressung bezeichnet, bei der sich ein Schneidflächenzustand, wie oben beschrieben, herausbilden kann, d.h., daß durch Kornsplitterung und -bruch ständig neue Schneidkanten am Schleifkorn entstehen können und erst nach dem vollständig©^ Verschleiß im Zusammenhang mit dem Bindungs-When cutting and grinding, especially with diamond tools, it is important in the interest of preserving a maximum tool life, a continuous self-sharpening, an optimal surface quality and minimal processing times and minimizing the dressing processes · ensure that at the, in a Bond tight abrasive grains constantly sharp cutting edges can be used. This presupposes that, in tune with the bond wear, new cutting edges on blunt abrasive grains result from grain splintering and grain breakage, or new abrasive grains can come into engagement after complete grain wear. The development of such a cutting surface is essentially determined by the surface pressure between the tool and the workpiece in the direction of the material abrasion. In particular, the surface pressure ρ is referred to as a favorable surface pressure at which a cutting surface condition, as described above, can form, ie that new cutting edges on the abrasive grain can constantly arise due to grain splintering and breakage and only after complete wear in connection with the bonding

- d. - m ι ι ρ 3 c - d. - m ι ι ρ 3 c

verschleiß, tiefer in der Bindung liegende Körner in Eingriff kommen können.wear, deeper lying in the binding grains can come into engagement.

Ein weiteres Merkmal der günstigen Flächenpressung ist ein minimaler Werkzeugverschleiß, mit dem gerechnet werden kann, wenn die Ha.enenpressu.ng einen Wert annimmt, "bei dem nach Fig. 1 in Richtung steigender ρ - Werte zum ersten Mal eine Konstanz des Zeitspanvolumens V über die Schleifzeit auftritt Cp_111n in Fig. 1) ·A further feature of the favorable surface pressure is minimal tool wear, which can be expected when the value of the oil quantity assumes a constant value of the time chip volume V in the direction of increasing ρ values in FIG the grinding time occurs Cp _111n in Fig. 1) ·

^Vz = ^f Ct₁. P_m) = const. ^V z = ^f Ct ₁ . P _m ) = const.

In Abhängigkeit von der Größe der Flächenpressung und von den Materialeigenschaften des Werkstückes können noch folgende Schneidflächenzustände auftreten:Depending on the size of the surface pressure and on the material properties of the workpiece, the following cutting surface states may occur:

- Bei zu geringer Flächenpressung werden die Schneidkanten der Körner stumpf, ohne daß durch Kornsplitterung neue entstehen können. In der Folge verringert sich das Zeitspanvolumen mit der Schleifzeit und ein Abrichten des Werkzeuges, was immer zu Lasten des Schleifbelages geht, macht sich erforderlich (unterer Bereich der p_m-Werte in- If the surface pressure is too low, the cutting edges of the grains become dull, without the possibility of new grain splintering. As a result, the removal rate decreases with the grinding time and dressing of the tool, which always comes at the expense of the abrasive coating is required (lower range of p _m values in

Fig. 1).Fig. 1).

- Bei zu großen Werten für die Flächenpressung werden die Schleifkörner vor ihrem endgültigen Verbrauch aus dem Bindungsverband herausgerissen, wobei auch die Bindung zu schnell verschleißt» Ständig kommen neue Schleifkörner zum Einsatz, so daß der Verschleiß des Werkzeuges im Verhältnis zum Zeitspanvolumen schneller ansteigt.If the surface pressure is too high, the abrasive grains are torn out of the bond before they are finally consumed, and the bond also wears out too quickly. New abrasive grains are constantly being used so that tool wear increases faster in relation to the chip removal rate.

Es ist demnach nach Möglichkeit ein Trennschleif- oder Schleifwerkzeug so einzusetzen, daß die Flächenpressung in jeder Phase des SchleifVorganges auf einen solchen Wert reguliert wird, der gewährleistet, daß das Zeitspanvolumen konstant bleibt. Das bedeutet nach Fig. 1, einen 'Wert annimmt, der durch die Größe der Flächenpressung ρ bestimmt ist. Auf Grund dieser Bedingung lasseh sich unterschiedliche Materialabmessungen und Materialeigenschaften berücksichtigen.It is therefore possible, if possible, to use a cut-off or grinding tool in such a way that the surface pressure in each phase of the grinding process is regulated to a value which ensures that the removal rate remains constant. This means according to Fig. 1, a 'value, which is determined by the size of the surface pressure ρ. Due to this condition, different material dimensions and material properties can be considered.

Da in der Definition für die makroskopische Flächenpressung die Schleifkörperbreite bzw. die Zustellung und der Eingriff sbogen enthalten sind, kann anstelle des Zeitspanvolumens V_n. auch die Vorschubgeschwindigkeit ν als Kriterium fürSince in the definition for the macroscopic surface pressure, the abrasive body width or the delivery and the engagement arc are included, instead of the Zeitspanvolumens V _n . also the feed rate ν as a criterion for

Zlzl

die Einstellung der günstigen Flächenpressung verwendet wer-the setting of the favorable surface pressure can be used

den₀ Auf Grund des, in Pig, 2 dargestellten Zusammenhangs kann auch der aufgenommene Motorstrom als Kriterium für das Auffinden der günstigen Flächenpressung herangezogen werden. Bei nachlassender Schneidfähigkeit des Werkzeuges sinkt auch die Motorstromaufnähme, während bei konstant bleibender Schneidfähigkeit ebenfalls die Motorstromaufnahme einen, den Schneidbedingungen entsprechenden Wert annimmt und konstant bleibte Selbstverständlich darf der Motorstrom den jeweiligen Grenzwert für seinen Maximalwert nicht übersteigen.the relationship ₀ shown Due to the in Pig, 2 can be used as a criterion for finding the low surface pressure of recorded motor current too. As the cutting ability of the tool decreases, so does the motor current consumption, while with constant cutting capacity the motor current consumption likewise assumes a value which corresponds to the cutting conditions and remains constant. Of course, the motor current must not exceed the respective limit value for its maximum value.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Eealisierung des Vorschubes an Trennschleif- oder Schleifmaschinen bedienen sich handbetriebener oder maschineller Methoden. Wird der Vorschub von Hand ausgeführt, kann sich bei großen Werkstückabmessungen die Flächenpressung auf Grund der relativ kleinen Muskelkräfte im unteren Bereich des Diagramms in Fig» 1 oder 2 bewegen, in dem ein Schneidflächenzustand erreicht wird, der durch abgestumpfte Schneidkanten an den Körnern charakterisiert ist. Das hat zur Folge, daß sehr schnell die Schneidfreudigkeit nachläßt und das Werkzeug abgerichtet v/erden muß. Die Praxis an entsprechenden Maschinen und Geräten bestätigt diese Tatsache. Mir für kleine Probenabmessungen können die Eingriffsbedingungen besser gestaltet werden, wobei aber die Flächenpressung sehr schnell in den oberen Bereich in Fig. 1 oder 2 auswandert, was einem erhöhten Verschleiß des Werkzeuges gleichkommt. Bs ist also bei unkontrolliertem Handvorschub kaum möglich, die Flächenpressung auf den jeweils günstigen Wert zu bringen. Die maschinellen Verfahren zur Realisierung des Vorschubes weisen eine feste, konstant ablaufende Vorschubbewegung auf, die unabhängig von Probengröße und Materialeigenschaften beibehalten wird. Es ist leicht vorstellbar, daß es auch mit diesem Verfahren nur schwer möglich ist, den jeweils günstigen Wert der Flächenpressung ständig zu erfassen. Sie wird in Abhängigkeit von den Werkstückabmessungen und der Werkstoffart an beliebiger Stelle in Fig. 1 oder 2 liegen. Auch hier macht es sich erforderlich, das Werkzeug häufig abzurichtenThe known methods and devices for Eealisierung the feed of cut-off or grinding machines use manual or machine methods. When the feed is done by hand, for large workpiece dimensions, the surface pressure can move due to the relatively small muscle forces in the lower portion of the diagram in Fig. 1 or 2 where a cutting surface condition characterized by truncated cutting edges on the grains is achieved. This has the consequence that the Schneidfreudigkeit subsides very quickly and the tool trained v / ground must. The practice on appropriate machines and equipment confirms this fact. For me small sample dimensions, the engagement conditions can be better designed, but the surface pressure emigrates very quickly in the upper region in Fig. 1 or 2, which is equivalent to increased wear of the tool. Bs is thus hardly possible with uncontrolled manual feed to bring the surface pressure on the respective favorable value. The mechanical methods for realizing the feed have a fixed, constant feed motion, which is maintained regardless of sample size and material properties. It is easy to imagine that even with this method, it is very difficult to constantly record the respectively favorable value of the surface pressure. It will be anywhere in Fig. 1 or 2 depending on the workpiece dimensions and the type of material. Again, it makes it necessary to dress the tool frequently

bzw· wegen eines zu schnellen Verschleißes vorzeitig auszuwechseln.or premature replacement due to excessive wear.

Die bekannten Schleifverfahren und -einrichtungen verwenden grundsätzlich Schleifwerkzeuge auf der Basis von Silizium karbid oder Korund, die im Vergleich mit Diamantwerkzeugen wesentlich billiger sind. Es kommt deshalb hier verständlicherweise nicht vorrangig auf eine schonende Behandlung der Schleifscheiben an, sondern vielmehr darauf, bei im wesentlichen gleichbleibenden Werkstückmaterialien eine wirtschaftliche Bearbeitung durchzuführen. Anzahl und Folge der Abrichtvorgänge bzw. des Auswechselns der Schleifscheiben spielen daher nicht die entscheidende Rolle, sondern der erforderliche Zeitpunkt, der Aufwand für das Abrichten selbst und die Präzision, mit der die Zustellung um den Abrichtbetrag erfolgt.The known grinding methods and devices basically use grinding tools based on silicon carbide or corundum, which are much cheaper compared to diamond tools. Understandably, therefore, it is not primarily a matter of careful treatment of the grinding wheels here, but rather of carrying out an economical processing in the case of substantially constant workpiece materials. The number and sequence of the dressing operations and the replacement of the grinding wheels therefore do not play the decisive role, but the time required, the dressing itself and the precision with which the delivery is effected by the dressing amount.

So basieren die bekannten Steuer- und Regelvorrichtungen an Trennschleif- und Schleifmaschinen auf der Einhaltung extern vorgegebener Grenzwerte, wie z.B₀ Maximal- und Minimalwerte für den Motorstrom (DE-OS 2 517 001) oder für den Schleifwiderstand (DE-AS 2 159 876). Damit werden für ganz konkrete Bearbeitungssituationen technologische Optimalbedingungen geschaffen, die von Fall zu Fall jeweils neu festgelegt werden müssen.For example, the known control and regulating devices on cut-off and grinding machines are based on the observance of externally prescribed limit values, such as ₀ maximum and minimum values for the motor current (DE-OS 2,517,001) or for the grinding resistance (DE-AS 2,159,876). , This creates optimal technological conditions for very specific processing situations, which must be redefined from case to case.

Andere Bedingungen bzw_o Forderungen ergeben sich, wenn die Eigenschaften der zu bearbeitenden Werkstücke oder die zu erreichende Qualität den Einsatz von Diamantwerkzeugen erforderlich machen,. Hier sind wegen des hohen Wertes der Schleifwerkzeuge Abrichtvorgänge ganz zu vermeiden oder auf ein Minimum einzuschränken.Other conditions or _o requirements arise if the properties of the workpieces to be machined or the quality to be achieved require the use of diamond tools. Due to the high value of the grinding tools, dressing procedures must be avoided completely or kept to a minimum.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend genannten Nach teile beim Einsatz von Trennschleif- und Schleifwerkzeugen zu beseitigen, indem im Interesse der Einhaltung einer maximalen Standzeit des Werkzeuges, einer kontinuierlichen Selbstschärfung, einer optimalen Oberflächengüte sowie minimaler Bearbeitungszeiten und einer Minimierung der Abrichtvorgänge die Flächenpressung zwischen Werkzeug und Werkstück während der gesamten Bearbeitungsdauer unabhängig von den Materialabmessungen und -eigenschaften auf ih-The aim of the invention is to eliminate the above After parts when using abrasive cutting and grinding tools by the surface pressure between in the interest of maintaining a maximum tool life, continuous self-sharpening, optimum surface finish and minimal processing times and minimizing the dressing Tool and workpiece during the entire processing period irrespective of the material dimensions and properties

ren günstigen Wert eingestellt bleibt.low value is set.

Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das, die Vorschubkraft Fy bewirkende Stellorgan während des Sch].eifVorganges in Abhängigkeit von den'Werkstückeigenschaf ten und den Singriffsbedingungen auf einen Wert geregelt wird, der in Richtung steigender Werte der Vorschubkraft zum ersten Mal eine Konstanz für die Stromaufnahme oder für die Vorschubgeschwindigkeit bewirkt, wobei von einem erfahrungsgemäß sinnvollen Wert Fy₀ ausgegangen wird. Zur Erfüllung der Forderung nach einer Annäherung an die erste Kurve konstanten Motorstromes bzw. konstanter Vorschubgeschwindigkeit und Nichtrüberschreiten derselben, müssen vom Regelsystem, ausgehend von diesem Anfangswert Fy₀ , folgende Bedingungen verwirklicht werden:To achieve this object, it is proposed according to the invention that the actuating element Fy effecting actuator be controlled during the Sch] .EifVorganges depending on den'Werkstückeigenschaf and the Singriffsbedingungen to a value in the direction of increasing values of the feed force for the first time a constant for the current consumption or for the feed speed, which is assumed to be a meaningful value Fy ₀ from experience. In order to meet the requirement for an approximation to the first curve of constant motor current or constant feed rate and not exceeding the same, the following conditions must be realized by the control system on the basis of this initial value Fy ₀ :

- Bei Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit bzw. des Motorstromes muß die Vorschubkraft erhöht werden.- When reducing the feed rate or the motor current, the feed force must be increased.

Δ ν < ο Δ ν <ο

folgt /l F_¥ > 0follows / l F _¥ > 0

Δ % < ο Δ % < o

- Bei konstanter Vorschubgeschwindigkeit bzw. konstantem Motorstrom wird die Vorschubkraft verringert.- At constant feed rate or constant motor current, the feed force is reduced.

folgt Δ Fy < 0followed by Δ Fy < 0

- Bei einer Vergrößerung der Vorschubgeschwindigkeit bzw» des Motorstrcmes wird die Vorschubkraft ebenfalls verringert.- With an increase in the feed rate or »Motorstrcmes the feed force is also reduced.

Λ ν > 0Λ ν> 0

folgt Δ Fy < 0followed by Δ Fy <0

Δ i_M > ο Δ i _M > o

Gemäß der Erfindung wird bei kleinen Werkstücken, deren Abmessungen in der Größenordnung von Δ 1 liegen, Δ L, bzw» Λ ν aus den Mittelwerten für I_T- und ν zweier aufeinanderfolgend bearbeiteter Werkstücke gebildet, wobei Δ Fy beim Jeweils nachfolgend zu bearbeitenden Werkstück zur WirkungAccording to the invention, for small workpieces whose dimensions are in the order of Δ 1, Δ L, or "Λ ν from the mean values for I _T - and ν two successively machined workpieces, said Δ Fy in each subsequently to be machined workpiece to effect

- 6 - £ I I- 6 - £ I I

kommt.comes.

Damit ist gewährleistet, daß das Regelsystem immer auf den Wert der günstigen Flächenpressung zusteuert, unabhängig davon, welche Werkstückabmessungen, -formen und Materialarten vorliegen.This ensures that the control system is always on the value of the favorable surface pressure, regardless of which workpiece dimensions, shapes and types of material are available.

Anwendungsbeispielexample

Während in Figo 1 und 2 die Abhängigkeit des Zeitspanvolumens bzw. des Motorstromes von der Schleifzeit und der Flächenpressung dargestellt ist, soll durch Fig. 3 die Erfindung am Beispiel des Trennschleifens mit Diamantwerkzeugen näher erläutert werden.While in Figo 1 and 2, the dependency of the Zeitspanvolumens or the motor current of the grinding time and the surface pressure is shown by Fig. 3, the invention will be explained in more detail using the example of abrasive cutting with diamond tools.

Ein Meßwertaufnehmer registriert in festgelegten diskreten Abständen von der Größe A 1 den Verlauf der Vorschubgeschwindigkeit bzw. des Motorstromes und gibt die entsprechende Information an eine Logikeinheit,» Von hier aus wird das, den Vorschub bewirkende Stellorgan in der Weise beaufschlagt, daß Δ Iy entweder proportional zu Δ ν bzw. Δ I^ oder in konstanten Schrittweiten entsprechend den Regelungsbedingungen laufend geregelt wird, so daß sich die Flächenpressung zwischen Werkstück und Werkzeug ständig auf ihrem günstigen Wert halten kann.A transducer registers at fixed discrete intervals of the size A 1, the course of the feed rate or the motor current and gives the corresponding information to a logic unit, "From here, the, the feed effecting actuator is applied in such a way that Δ Iy either proportional is regulated continuously or Δ Δ ν I ^ or in constant increments in accordance with the control conditions so that the surface pressure between the workpiece and tool can be kept permanently on their favorable value.

Claims (1)

Erf indung sansprucji Inventory annex 1. Verfahren zum schonenden Einsatz von Schleifwerkzeugen, insbesondere Diamantwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die günstige Flächenpressung zwischen Schleifwerkzeug und Werkstück "beim Trennschleifen und Schleifen durch das, die Vorschubkraft regelnde Stellorgan in Abhängigkeit von den geometrischen Abmessungen und den Materialeigenschaften des Werkstückes während des Schleifvorganges ständig auf einen solchen Wert geregelt wird, der in Richtung steigender Werte für die Vorschubkraft zum ersten Mal eine Konstanz für die Stromaufnahme des Schleifspindelantriebsmotors oder für die Vorschubgeschwindigkeit bewirkt.1. A method for the careful use of abrasive tools, especially diamond tools, characterized in that the favorable surface pressure between the grinding tool and workpiece "during cutting and grinding by the, the feed force regulating actuator in response to the geometric dimensions and the material properties of the workpiece during the grinding process constantly is controlled to such a value that causes in the direction of increasing values for the feed force for the first time, a constancy for the current consumption of the grinding spindle drive motor or for the feed rate. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Regelsystem folgende Bedingungen erfüllt werden:Method according to item 1, characterized in that the following conditions are met by the control system: wenn 4 I„ < 0if 4 I "<0 ^M folgt 4p_T > 0 ^M follows 4p _T > 0 Δ ν < O ^v Δ ν <O ^v folgt Δ Έ_γ < 0follows Δ Έ _γ < 0 folgt ä Py < 0follows similar Py <0 Verfahren nach Punkt 1 und 2₉ dadurch gekennzeichnet, daß bei kleinen Werkstücken, deren Abmessungen in der Größenordnung von Δ 1 liegen, Δ i„ bzw» Δ ν aus den Mittelwerten für I_M und ν zweier aufeinanderfolgend bearbeiteter Werkstücke gebildet werden und Λ IU beim jeweils nachfolgend zu bearbeitenden Werkstück zur Wirkung kommt.The method of item 1 and 2 ₉ characterized in that for small workpieces whose dimensions are in the order of Δ 1, Δ i or "" Δ ν from the mean values for I _M and ν two successively machined workpieces are formed, and Λ IU when each subsequent workpiece to be machined comes into effect.