DE10249358B4

DE10249358B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Abrichten eines rotierenden Werkzeugs

Info

Publication number: DE10249358B4
Application number: DE2002149358
Authority: DE
Inventors: Joachim Reichhart
Original assignee: Cleveland Praezisions Systeme GmbH
Current assignee: Cleveland Lineartechnik De GmbH
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2022-10-24
Also published as: DE10249358A1

Abstract

Verfahren zum Abrichten eines rotierenden Werkzeugs mittels einer Abrichtscheibe, wobei die rotierende Abrichtscheibe gegen den abzurichtenden Umfang des rotierenden Werkzeugs zugestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a. der Umfang der Abrichtscheibe wird auf einen festen Bezugspunkt justiert;
b. ein Messtaster wird in Kontakt mit dem Umfang der Abrichtscheibe gebracht;
c. die Abrichtscheibe wird von dem Bezugspunkt und der Messtaster wird von dem Umfang der Abrichtscheibe wegbewegt, wobei der Hubweg des Messtasters das zweifache des Hubweges der Abrichtscheibe beträgt;
d. das abzurichtende Werkzeug wird so justiert, dass das Sollmaß seines Umfangs in dem Bezugspunkt liegt;
e. die angetriebene Abrichtscheibe wird gegen das rotierende Werkzeug zugestellt, wobei gleichzeitig der Messtaster mit dem zweifachen Hubweg der Zustellbewegung der Abrichtscheibe gegen den Umfang der Abrichtscheibe zugestellt wird;
f. der Abrichtvorgang wird beendet, sobald der Messtaster mit dem Umfang der Abrichtscheibe in Kontakt kommt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abrichten eines rotierenden Werkzeugs, z. B. einer Schleifscheibe, mittels einer Abrichtscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2.
Rotierende Werkzeuge für Präzisionsbearbeitungen (z. B. Schleifscheiben) müssen bei einem Verschleiß an ihrem Umfang und häufig auch im Profil des Umfangs abgerichtet werden. Hierzu wird eine rotierende und ggf. zur Profilierung pendelnde Abrichtscheibe gegen den abzurichtenden Umfang des rotierenden Werkzeugs zugestellt. Die Abrichtscheibe trägt Material vom Umfang des Werkzeugs ab, um dieses auf ein vorgegebenes Sollmaß abzurichten.
Da die Schleifscheiben, z. B. Diamantscheiben oder CBN-Scheiben, in der Regel eine größere Härte aufweisen als die Abrichtscheiben, z. B. Siliziumcarbid-Scheiben, verschleißen die Abrichtscheiben bei dem Abrichten im Allgemeinen stärker als die abzurichtende Schleifscheibe. Es ist daher schwierig, den Abrichtvorgang zu überwachen, um das gewünschte Soll-Endmaß der abzurichtenden Schleifscheibe einzuhalten. Bei einem bekannten Verfahren (z. B. DE 42 19 478 C1 ) wird das Umfangsprofil der abzurichtenden Schleifscheiben mittels eines Profilprojektors optisch abgebildet und beobachtet. Für diese Beobachtung ist während des gesamten Abrichtvorgangs eine Bedienungsperson erforderlich. Der Materialabrieb und die Kühlflüssigkeit können zu Verschmutzungen des optischen Systems führen. Außerdem kann die Kühlflüssigkeit, die sich auf dem abzurichtenden Profil der Schleifscheibe befindet, die optische Abbildung beeinträchtigen.
Aus der US 2,373,882 ist eine Vorrichtung zum Abrichten einer Schleifscheibe mittels einer Abrichtscheibe bekannt, bei welcher die rotierende und ggf. pendelnde und schwenkbare Abrichtscheibe gegen den Umfang der rotierenden Schleifscheibe zugestellt wird. Aus der DE 36 03 316 C1 und der CH 339 529 ist es bereits bekannt, mittels eines Wegmesssystems bzw. eines Messtasters den Verschiebungsweg eines die Abrichtscheibe tragenden Schlittens zu messen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abrichten eines rotierenden Werkzeugs, z. B. einer Schleifscheibe, mittels einer Abrichtscheibe zu schaffen, welche diese Nachteile einer optischen Kontrolle nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand des Beispiels des Abrichtens einer Schleifscheibe beschrieben. Die Ausführungen gelten jedoch in gleicher Weise für das Abrichten sonstiger rotierender Werkzeuge.
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, den Abrichtvorgang und das Abrichtmaß der Schleifscheibe dadurch zu überwachen, dass der Radius und die Zustellposition der Abrichtscheibe gemessen werden. Der Radius und die Zustellposition der Abrichtscheibe geben genau den Radius und bei einer pendelnden Abrichtscheibe das Profil der Schleifscheibe wieder. Die Zustellposition der Abrichtscheibe kann numerisch über den Zustellantrieb bestimmt werden. Der Radius der Abrichtscheibe wird mittels eines Messtaster ermittelt.
Ein kontinuierliches Abtasten der Abrichtscheibe während des Abrichtvorgangs ist nicht möglich, da der Messtaster hierbei zu stark verschleißen würde. Ein Unterbrechen des Abrichtvor gangs zum Messen des Radius der Abrichtscheibe mittels eines Messtasters würde den Abrichtvorgang erheblich verzögern. Erfindungsgemäß wird daher der Messtaster diametral zu dem Angriffspunkt der Abrichtscheibe an der Schleifscheibe gegen den Umfang der Abrichtscheibe mit einem Zustellhub bewegt, der das zweifache des Zustellhubs der Abrichtscheibe beträgt. Die Zustellbewegung der Abrichtscheibe und die Zustellbewegung des Messtasters werden dabei vor Beginn des Abrichtvorgangs so justiert, dass der Messtaster bei der Zustellbewegung während des Abrichtvorgangs exakt dann mit dem Umfang der Abrichtscheibe in Kontakt kommt, wenn die Schleifscheibe auf das Soll-Endmaß abgerichtet ist. Dadurch kann der Abrichtvorgang ohne Unterbrechung und ohne einen Messvorgang automatisch durchgeführt werden. Der Messtaster kommt nur am Ende des Abrichtvorgangs mit der Abrichtscheibe in Berührung, um dadurch das Erreichen des Sollmaßes der Schleifscheibe zu signalisieren und den Abrichtvorgang zu beenden. Das mechanische Abtasten der Abrichtscheibe erfolgt nur am Ende des Abrichtvorgangs kurzzeitig, so dass kein Verschleiß des Messtasters auftritt. Der gesamte Abrichtvorgang kann automatisch ablaufen, ohne dass die Abrichtvorrichtung durch eine Bedienungsperson überwacht werden muss.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
1 schematisch eine Draufsicht auf die Abrichtvorrichtung gemäß der Erfindung,
2 und 3 schematisch die verschiedenen Abrichtvorgänge und
4 bis 11 die aufeinander folgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist schematisch die gesamte Vorrichtung zum Abrichten einer Schleifscheibe dargestellt. Die abzurichtende Schleifscheibe 10 wird auf eine antreibbare Werkstückspindel 12 aufgesetzt. Die Werkstückspindel 12 und die auf dieser gespannte Schleifscheibe 10 sind axial in einer X-Achse 14 und in einer dazu senkrechten Y-Achse 16 positionierbar.
Eine Abrichtscheibe 18 ist auf einer antreibbaren Werkzeugspindel 20 befestigbar. Die Werkzeugspindel 20 und damit die Abrichtscheibe 18 sind axial in einer P-Achse 22 verstellbar. Weiter ist die P-Achse 22 in einer Z-Achse 24 verstellbar, die senkrecht zur P-Achse 22 und parallel zu der Y-Achse 16 verläuft. Das gesamte Abrichtaggregat, bestehend aus der P-Achse 22, der Z-Achse 24 und der Abrichtscheibe 18 ist um eine zur Zeichenebene der 1 senkrechte δ-Achse 26 schwenkbar.
Weiter ist ein Messtaster 28 vorgesehen, der in an sich bekannter Weise ein Signal erzeugt, wenn seine Messspitze gegen einen Anschlag in Berührung kommt. Der Messtaster 28 ist in seiner Längsrichtung in einer D-Achse 30 verstellbar, die zu der Z-Achse 24 parallel verläuft.
Die X-Achse 14, die Y-Achse 16, die P-Achse 22, die Z-Achse 24, die δ-Achse 26 und die D-Achse 30 sind in an sich bekannter Weise antreibbar und numerisch gesteuert.
Wie 2 zeigt, kann die Schleifscheibe 10 mittels der Abrichtscheibe 18 in ihrem Durchmesser abgerichtet werden. Hierzu wird die Abrichtscheibe 18 mit ihrem Umfang mit dem Umfang der Schleifscheibe 10 in Berührung gebracht, wobei sowohl die Schleifscheibe 10 als auch die Abrichtscheibe 18 rotierend angetrieben werden. Die Abrichtscheibe 18 kann mittels der angetriebenen P-Achse 22 einen Pendelhub ausführen, wie in 2 durch einen Doppelpfeil angezeigt ist. Durch diesen Pendelhub wird die Abrichtscheibe 18 achsparallel zur Schleifscheibe 10 bewegt, um den Außenumfang der Schleifscheibe 10 auf ein vorgegebenes Durchmesser-Sollmaß abzurichten.
3 zeigt das Abrichten eines Profils der Schleifscheibe 10. Hierzu führt die Abrichtscheibe 18 zum einen mittels der angetriebenen P-Achse 22 einen Pendelhub aus, wie dies in 2 gezeigt ist, und zum anderen mittels der angetriebenen δ-Achse einen Schwenkhub, wie in 3 durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Durch die Kombination des Schwenk- und Pendelhubs kann der Außenumfang der Schleifscheibe 10 abgerichtet und profiliert werden.
Der Messtaster 28 mit seiner gesteuert angetriebenen D-Achse 30 ist in dem Abrichtaggregat in der Weise angebracht, dass seine Messspitze mit dem Außenumfang der Abrichtscheibe 18 in einem Punkt in Berührung kommen kann, der diametral zu dem Umfangspunkt liegt, mit welchem die Abrichtscheibe 18 mit der Schleifscheibe 10 bei dem Abrichtvorgang in Berührung kommt. Der Messtaster 28 bewegt sich dabei bei dem Pendelhub und dem Schwenkhub der Abrichtscheibe 18 zusammen mit der Abrichtscheibe 18, wobei die D-Achse 30 des Messtaster 28 stets parallel zu der Z-Achse 24 bleibt.
Das erfindungsgemäße Abrichten der Schleifscheibe 10 mit automatischer Endabschaltung bei erreichtem Sollmaß wird nachfolgend anhand der schematischen Darstellung der 4 bis 11 erläutert.
Wie 4 zeigt, ist in der gesamten Abrichtmaschine ein maschinenfester Bezugspunkt 32 definiert. Dieser Bezugspunkt 32 ist auch der Bezugspunkt für die numerische Steuerung der angetriebenen Achsen.
Wie 4 zeigt, wird zunächst die Abrichtscheibe 18 mittels der P-Achse 22 und der Z-Achse 24 gegen diesen Bezugspunkt 32 gefahren, wie in 4 durch den Pfeil angedeutet ist. Am Ende dieser Zustellbewegung befindet sich die Abrichtscheibe 18 in der in 5 gezeigten Position, in welcher ihr der Schleifscheibe 10 zugewandter Außenumfang in dem Bezugspunkt 32 liegt.
Wie durch den Pfeil in 5 angedeutet ist, wird dann der Messtaster 28 mittels seiner D-Achse 30 gegen den Bezugspunkt 32 hin verfahren, bis der Messtaster 28 diametral zu dem Bezugspunkt 32 den Außenumfang der Abrichtscheibe 18 berührt, wie dies in 6 gezeigt ist. Damit ist die Nullpunkt-Justage der Abrichtvorrichtung erfolgt.
Anschließend wird der Messtaster 28, wie in 6 durch den Pfeil angedeutet ist, von der Abrichtscheibe 18 um einen Hubweg 2a in die in 7 gezeigte Position wegbewegt. In 7 ist dieser Hubweg 2a beispielsweise mit 0,3 mm angegeben.
Anschließend wird, wie in 7 durch den Pfeil angedeutet ist, die Abrichtscheibe 18 in gleicher Weise in Richtung ihrer Z-Achse 24 von dem Bezugspunkt 32 wegbewegt um einen Hubweg a, d. h. um die Hälfte des Hubweges, den zunächst der Messtaster 28 zurückgelegt hat. Dadurch kommt das Abrichtaggregat in die in 8 gezeigte Position. Der der Schleifscheibe 10 zugewandte Umfang der Abrichtscheibe 18 hat einen Abstand a von dem Bezugspunkt 32 und der Messtaster 28 hat denselben Abstand a von dem von der Schleifscheibe 10 abgewandten Umfang der Abrichtscheibe 18. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt dieser Abstand a somit jeweils 0,15 mm.
Anschließend wird die Schleifscheibe 10 mittels der gesteuerten Achsen 14 und 16 in Bezug auf den Bezugspunkt 32 positioniert. Die Positionierung erfolgt dabei so, dass der Bezugspunkt 32 mit dem Soll-Endmaß zusammenfällt, auf welches der Umfang der Schleifscheibe 10 abgerichtet werden soll. Diese Zustellbewegung der Schleifscheibe 10 ist in 8 durch einen Pfeil dargestellt. 9 zeigt die Position nach dem Positionieren der Schleifscheibe 10. In 9 ist das Ist-Übermaß der abzurichtenden Schleifscheibe 10 beispielsweise mit 0,1 mm angegeben, d. h. es müssen radial 0,1 mm von der Schleifscheibe 10 abgetragen werden, um das Soll-Endmaß zu erreichen.
In 9 befindet sich die gesamte Vorrichtung somit in der Ausgangsposition für den Abrichtvorgang.
Nun wird der Abrichtvorgang gestartet, wozu die Schleifscheibe 10 und die Abrichtscheibe 18 drehend angetrieben werden. Die Abrichtscheibe 18 führt zusätzlich zu ihrem Drehantrieb eine Pendelhubbewegung durch, wie in 10 durch den Doppelpfeil angedeutet ist, und ggf. auch eine Schwenkbewegung, sofern eine Profilierung der Schleifscheibe 10 erfolgen soll.
Wie 10 zeigt, wird nun die Abrichtscheibe 18 gegen die Schleifscheibe 10 mittels ihrer angetriebenen Z-Achse 24 zugestellt. Gleichzeitig wird der Messtaster 28 über seine gesteuerte D-Achse 30 zustellt. Die Zustellbewegung der Abrichtscheibe 18 in der Z-Achse 24 und die Zustellbewegung des Messtasters 28 in der D-Achse 30 sind dabei numerisch so gesteuert, dass der Messtaster 28 stets exakt den doppelten Hubweg der Abrichtscheibe 18 zurücklegt.
Bei dieser in 10 durch einen einfachen Pfeil angedeuteten Zustellbewegung kommt die Abrichtscheibe 18 in Berührung mit der Schleifscheibe 10, wobei einerseits das Übermaß am Umfang der Schleifscheibe 10 abgetragen wird und andererseits der Radius der Abrichtscheibe 18 durch Verschleiß reduziert wird. Bei diesem Abrichten ist der Messtaster 28 nicht mit dem Umfang der Abrichtscheibe 18 in Berührung. Dies beruht darauf, dass in der Ausgangsstellung der 8 der Abstand der Abrichtscheibe 18 von dem Bezugspunkt 32 gleich dem Abstand des Messtasters 28 von der Abrichtscheibe 18 eingestellt wurde und dass der Zustellhubweg des Messtasters 28 stets das zweifache des Zustellhubwegs der Abrichtscheibe 18 beträgt. Solange die Abrichtscheibe 18 mit ihrem Umfang nicht den Bezugspunkt 32 erreicht, kommt daher der Messtaster 28 nicht mit dem Umfang der Abrichtscheibe 18 in Berührung. Sobald jedoch bei dem Abrichtvorgang der Außenumfang der Schleifscheibe 10 auf das Sollmaß abgerichtet ist, welches dem Bezugspunkt 32 entspricht, gelangt die Abrichtscheibe 18 mit ihrem Umfang an den Bezugspunkt 32, wie in 11 gezeigt ist. Gleichzeitig kommt wegen seines doppelten Hubweges der Messtaster 28 mit dem Umfang der Abrichtscheibe 18 in Berührung. Dadurch erzeugt der Messtaster 28 ein Signal, welches anzeigt, dass die Schleifscheibe 10 das Sollmaß erreicht hat. Das Signal des Messtasters 28 schaltet den Antrieb der Abrichtvorrichtung ab und beendet damit automatisch den Abrichtvorgang.
Da der Messtaster 28 erst dann mit der Abrichtscheibe 18 in Berührung kommt, wenn das Sollmaß der Schleifscheibe 10 erreicht ist und bei seinem Kontakt mit der Abrichtscheibe 18 sofort deren Antrieb abschaltet, findet kein Verschleiß des Messtasters 28 statt.

10: Schleifscheibe
12: Werkstückspindel
14: X-Achse
16: Y-Achse
18: Abrichtscheibe
20: Werkzeugspindel
22: P-Achse
24: Z-Achse
26: δ-Achse
28: Messtaster
30: D-Achse
32: Bezugspunkt

Claims

Verfahren zum Abrichten eines rotierenden Werkzeugs mittels einer Abrichtscheibe, wobei die rotierende Abrichtscheibe gegen den abzurichtenden Umfang des rotierenden Werkzeugs zugestellt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a. der Umfang der Abrichtscheibe wird auf einen festen Bezugspunkt justiert; b. ein Messtaster wird in Kontakt mit dem Umfang der Abrichtscheibe gebracht; c. die Abrichtscheibe wird von dem Bezugspunkt und der Messtaster wird von dem Umfang der Abrichtscheibe wegbewegt, wobei der Hubweg des Messtasters das zweifache des Hubweges der Abrichtscheibe beträgt; d. das abzurichtende Werkzeug wird so justiert, dass das Sollmaß seines Umfangs in dem Bezugspunkt liegt; e. die angetriebene Abrichtscheibe wird gegen das rotierende Werkzeug zugestellt, wobei gleichzeitig der Messtaster mit dem zweifachen Hubweg der Zustellbewegung der Abrichtscheibe gegen den Umfang der Abrichtscheibe zugestellt wird; f. der Abrichtvorgang wird beendet, sobald der Messtaster mit dem Umfang der Abrichtscheibe in Kontakt kommt.
Vorrichtung zum Abrichten eines rotierenden Werkzeugs mittels einer Abrichtscheibe (18), wobei die rotierende Abrichtscheibe (18) gegen den abzurichtenden Umfang des rotierenden Werkzeugs zustellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messtaster (28) gegen den Umfang der Abrichtscheibe (18) zustellbar ist, dass die Abrichtscheibe (18) gegen das Werkzeug zustellbar ist, dass der Zustellhub des Messtasters (28) und der Zustellhub der Abrichtscheibe (18) numerisch gesteuert sind, wobei die Steuerung derart ausgebildet ist, dass von einer Ausgangsposition ausgehend der Hubweg des Messtasters (28) bei der Zustellbewegung dem zweifachen Hubweg der Zustellbewegung der Abrichtscheibe (18) entspricht, dass der Messtaster (28) zu Beginn des Abrichtvorgangs auf einen Abstand von dem Umfang der Abrichtscheibe (18) einstellbar ist, der dem Abstand des Umfangs der Abrichtscheibe (18) von dem Soll-Endmaß des Werkzeugs (der Schleifscheibe 10) entspricht und dass der Messtaster (28) ein Endabschalt-Signal erzeugend ausgebildet ist, wenn er mit dem Umfang der Abrichtscheibe (18) in Kontakt kommt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsposition der Abrichtscheibe (18) und des Messtasters (28) auf einen maschinenfesten Bezugspunkt (32) einstellbar sind und dass das Sollmaß des abzurichtenden Werkzeugs zu Beginn des Abrichtvorgangs auf diesen Bezugspunkt (32) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtaster (28) am Umfang der Abrichtscheibe (18) diametral zu dem Umfangspunkt angeordnet ist, an welchem die Abrichtscheibe (18) das Werkzeug berührt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Werkzeug als Schleifscheibe ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtscheibe als pendelnde und schwenkbare Abrichtscheibe (18) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass rotierende Werkzeug als Schleifscheibe (10) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtscheibe als pendelnde und schwenkbare Abrichtscheibe (18) ausgebildet ist.