DE3434338C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten einer Pro­ filschleifscheibe für das Schleifen von rotierend arbeitenden, spanab­ hebenden Formwerkzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2.

Die Herstellung von derartigen Formwerkzeugen erfordert regel­ mäßig eine hohe Präzision, da von der Form- und Maßgenauigkeit, die diese Werkzeuge aufweisen, unmittelbar auch die Form- und Maßgenauigkeit der mit diesen Werkzeugen bearbeiteten Werkstücke abhängt. Der hierfür erforderliche Präzisionsgrad des Formwerkzeuges erfordert ein Schleifen der Profile. Dabei kommt erschwerend hinzu, daß zerspanende Formwerk­ zeuge, sei es ein Bohr-, Senk-, Reib- oder Fräswerkzeug, keine einfachen rotationssymmetrischen Körper mit einem bestimmten Profil sind, sondern eine oder mehrere Schneiden mit gerade, schräg oder spiralig verlaufen­ den Span-Nuten besitzen.

Das komplexe Profil solcher Formwerkzeuge kann nun z. B. auf Profil-Schleifmaschinen mit Profilprojektor geschliffen werden. Hierzu ist die Erstellung einer genauen Zeichnung mit dem Profilverlauf in stark vergrößertem Maßstab erforderlich. Als Schleifscheiben werden an derartigen Maschinen schmale Scheiben mit einem relativ spitzwinkligen Querschnitt und entsprechend geringem Kopfradius verwendet. Mit dieser schmalen Scheibe fährt man, während das Formwerkzeug sich um seine Längsachse dreht, bei gleichzeitiger Durchführung der Hinterschliffbe­ wegung unter ständiger visueller Kontrolle des Schleifvorganges auf dem Bildschirm des Profilprojektors an dem gesamten zu schleifenden Profil des Formwerkzeugs entlang, wobei die Genauigkeit der so geschliffenen Schneide vom Geschick der Bedienungsperson abhängig ist. Dieses Verfah­ ren nimmt außerdem für jedes einzelne Werkzeug sehr viel Zeit in An­ spruch und ist daher wenig wirtschaftlich.

Bei neueren Maschinen bedient man sich beim Entlangfahren des Profils der NC-Technik. Dies entlastet zwar die Bedienungsperson von der ständigen visuellen Beobachtung des Profilprojektors und der manuellen Vorschubsteuerung in bezug auf die x- und y-Achse, erfordert gleichzei­ tig jedoch einen erheblichen Programmieraufwand für das zu schleifende Profil.

Ein nennenswerter Rationalisierungseffekt ist deshalb dadurch nicht zu erreichen, zumal auch hierbei das gesamte Profil mit der schmalen Schleifscheibe langsam abgefahren werden muß.

Um dem abzuhelfen wurde auch bereits versucht, mit einer Pro­ filschleifscheibe das gesamte Profil des Formwerkzeugs im Einstechver­ fahren zu erzeugen. Zu diesem Zweck wurde die Schleifscheibe derart ab­ gerichtet, daß sie ein an das zu schleifende Profil des Formwerkzeugs angepaßtes Profil erhielt.

Das am Formwerkzeug auf diese Weise entstehende Profil ist aufgrund bestimmter, allgemein bekannter geometrischer Gesetzmäßigkeiten jedoch in mehr oder minder starkem Maße verzerrt, so daß das am Form­ werkzeug entstandene Profil zunächst noch nicht brauchbar ist. Dabei haben diese geometrisch bedingten Verzerrungen folgende Ursache:

Damit die Schneiden solcher Formwerkzeuge den erforderlichen Freiwinkel erhalten, müssen sie hinterschliffen werden, wozu die Achse der Schleif­ scheibe um den Spiralsteigungswinkel geneigt werden muß. Da dieser Spiralsteigungswinkel aber an jedem Punkt des Profils je nach seinem Abstand (Radius) von der Längsachse des Formwerkzeugs eine andere Größe aufweist, muß man sich darauf beschränken, die Längsachse der Schleif­ scheibe um einen mittleren Spiralsteigungswinkel zu neigen, wobei es aber nur an jenen Orten des Profils, an denen der mittlere Spiralstei­ gungswinkel gegeben ist, zu einer klar definierten Berührungslinie zwi­ schen Schleifscheibenprofil und zu schleifender Freifläche kommt. An allen anderen Stellen des zu schleifenden Schneidenprofils kommt es aufgrund des dort vorhandenen und von dem mittleren Spiralsteigungswin­ kel mehr oder minder abweichenden Spiralsteigungswinkels zu sogenannten Vor- und Nachschliffverhältnissen, die das entstehende Profil entspre­ chend stark verzerren.

Die Art und Größe dieser Verzerrungen hängt dabei von zahlrei­ chen geometrischen Gegebenheiten sowohl am Formwerkzeug als auch an der Schleifscheibe sowie deren relativer Stellung zueinander ab; sie sind an sich bekannt.

Die Vielzahl dieser Parameter läßt eine mathematische Berech­ nung der Profilverzerrungen und damit eine hinreichend genaue Ermittlung des Schleifscheiben-Sollprofils zur Erzeugung des gewünschten Formwerk­ zeug-Sollprofils als zu aufwendig und wenig sinnvoll erscheinen.

In der Vergangenheit durchgeführte mathematische Berechnungen und die Erarbeitung von Software zur rechnergestützten Ermittlung des Schleifscheiben-Sollprofils haben sich für die Praxis nur bedingt be­ währt.

Von Einfluß auf die Art und Größe dieser Verzerrungen sind u. a.:

• 1) kleiner Formwerkzeug-Durchmesser
• 2) größter Formwerkzeug-Durchmesser
• 3) Größe der am Werkzeug vorhandenen Stufensprünge in Relation zum Durchmesser
• 4) kleinster Spiralsteigungswinkel
• 5) größter Spiralsteigungswinkel
• 6) mittlerer Spiralsteigungswinkel
• 7) Schleifscheiben-Durchmesser
• 8) Neigung der Schleifspindelachse (ca. mittlerer Spiralsteigungswinkel)
• 9) Schrägstellung der Schleifspindelachse zur Formwerkzeugachse
• 10) Über- oder Untermitte-Stellung der Schleifscheibe in bezug auf die Formwerkzeug-Mitte.

Während die meisten der vorgenannten Paramter durch hinreich­ end genaue Erfassung und Handhabung grundsätzlich eine rechnerische Er­ mittlung erlauben würden, verhindert jedoch allein der unter Pos. 7 genannte Schleifscheiben-Durchmesser, der während des laufenden Ar­ beitsgangs durch natürlichen und kontinuierlichen Verschleiß einer ständigen Veränderung unterliegt, grundsätzlich eine exakte mathemati­ sche Berechnung der Schleifscheiben-Sollform.

Die oben angedeutete Problematik soll anhand der Fig. 1 bis 4 veranschaulicht werden. Die

Fig. 1 bis 3 zeigen weitge­ hend schematisch eine Ansicht des zu schleifenden Formwerkzeugs und der Schleifscheibe und

Fig. 4 die Draufsicht senkrecht zu Fig. 1.

Als Beispiel wird ein sehr einfaches Formwerkzeug 10 verwendet, bei dem nur ein einziger Sprung 12 vorhanden ist. Die zugehörige Pro­ filschleifscheibe 14 weist gemäß Fig. 1 ein zu dem Profil des Formwerk­ zeugs 10 komplementäres Profil auf. Wird nun eine Bearbeitung des Form­ werkzeugs 10 vorgenommen, indem das Formwerkzeug 10 zu einem Vorschub in Richtung der Pfeile 16 und Pfeile 18 und zu einer Drehung um seine ei­ gene Achse entsprechend der Spiralform der Schneide unterworfen wird, so erfolgt ein Schliff mit Verzerrungen gemäß einem Istprofil 20, wie es in Fig. 2 angedeutet ist.

Um eine korrekte Profilform zu erzielen, müßte die Profil­ schleifscheibe 14 dagegen die in Fig. 3 bei 22 angedeutete Sollform aufweisen.

Wie oben erläutert, führen Berechnungen der so auszubildenden Profilschleifscheibe indes nicht zum Erfolg. Man geht bisher deshalb in der Praxis empirisch vor, indem zunächst mit einer Scheibe gemäß Fig. 1 ein erster Schliff gemäß Fig. 2 durchgeführt wird und dann eine Scha­ blone im Wege der Iteration nach und nach so angepaßt wird, daß bei wiederholten Schleifversuchen schließlich die gewünschte Sollform der Schleifscheibe abgerichtet werden kann. Hierfür ist jedoch eine Vielzahl von Kontrollen am Projektor, Korrekturvorgängen an der Schablone und Abrichtvorgängen an der Scheibe erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Verfahren zum Abrichten einer Profilschleifscheibe für das Schleifen von rotierend arbeitenden, spanabhebenden Formwerkzeugen zu schaffen, das einerseits mit hoher Genauigkeit arbeitet und andererseits mit geringem Zeitaufwand auskommt, wobei eine durchschnittliche Handfertigkeit der Bedienungsperson ausreichen soll.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1 bzw. 2.

Demgemäß wird das Formwerkzeug 10 zunächst mit einer unkorri­ gierten Profilschleifscheibe 14 geschliffen, die nach dem am Formwerk­ zeug 10 zu erzeugenden Profil abgerichtet ist, wie dies in Fig. 2 ange­ deutet ist. Das sich ergebende Istprofil 20 des geschliffenen Formwerk­ zeugrohlings 10 ist demgemäß fehlerbehaftet.

Dieses fehlerbehaftete Istprofil 20 wird nun vermessen, z. B. durch Abtastung, und das Feinabrichten der Profilschleifscheibe 14 dann entsprechend den ermittelten Unterschieden zwischen dem Istprofil 20 und dem Sollprofil 22 des Formwerkzeugs 10 gesteuert. Da die Profilschleif­ scheibe 14 dabei bereits in ihrer Arbeitsstellung sein kann, gehen Än­ derungen der Durchmesser der Scheiben nicht als Fehler ein, wobei ge­ gebenenfalls durch erneutes Abrichten nach einigem Verschleiß die Pro­ filschleifscheibe 14 wieder in Ordnung gebracht werden kann.

In Weiterbildung der Erfindung kann man sich desselben Verfah­ rens bedienen, um zunächst einmal die Profilschleifscheibe 14 für das betreffende Formwerkzeug 10 abzurichten, d. h. um das komplementäre Pro­ fil nach Fig. 1 herzustellen.

Der im Anspruch 2 angegebenen Lösung liegt dagegen folgende Überlegung zugrunde:

So, wie eine (harte) Schleifscheibe an dem zu schleifenden (weicheren) Formwerkzeug nicht eine exakte, sondern aufgrund der gege­ benen geometrischen Gesetzmäßigkeiten eine verzerrte Flanke erzeugt (siehe Fig. 2), wird mit einem Musterformwerkzeug und einer daran vor­ handenen und der gewünschten Idealform entsprechenden (harten) Schneide an einem in gleicher Stellung wie die spätere Schleifscheibe befindli­ chen Rotationskörper, z. B. aus Holz oder Kunststoff, ein Profil heraus­ zerspant, das aufgrund der gleichen wirksamen geometrischen Gesetzmä­ ßigkeiten wie beim Schleifen genau dem gesuchten Profil entspricht, das an der Profilschleifscheibe 14 erforderlich ist, um das gewünschte Sollprofil 22 am Formwerkzeug 10 zu erzeugen. Eine Berechnung oder Ver­ messung ist dann überflüssig, denn in einem zweiten Verfahrensschritt wird das jetzt an dem Rotationskörper vorhandene Profil mit Hilfe einer einfachen Kopiereinrichtung im Maßstab 1 : 1 auf die Profilschleifscheibe 14 mit den genau gleichen Abmessungen einschließlich der Aufnahmebohrung übertragen.

Wird mit einer so abgerichteten Profilschleifscheibe 14, die jetzt die Stellung der "Blindscheibe" eingenommen hat, der eigentliche Schleifvorgang ausgeführt, erhält man ein Formwerkzeug 10, das im Profil trotz aller wirksamen Verzerrungseinflüsse genau dem Musterformwerkzeug entspricht.

Zur Ermittlung der Sollform 22 der Profilschleifscheibe 14 kann auch ein Musterformwerkzeug mit nahezu beliebigem und komplexem Profil­ verlauf in eine der heute bekannten NC-gesteuerten Werkzeugschleifma­ schinen im Werkstückspindelstock eingespannt und unter Durchführung al­ ler werkzeugspezifischen Bewegungen wie Axialhub, Radialhub und Spiral­ steigung das am Musterformwerkzeug vorhandene Sollprofil mit Hilfe einer Tasteinrichtung abgefahren und im sogenannten Teach-in-Verfahren digital oder analog abgespeichert werden.

Dieser Profilverlauf wird dann mit Hilfe eines Abrichtdiamanten auf die Profilschleifscheibe übertragen, auf der somit ein Profil ent­ steht, das allerdings auf dem zu schleifenden Formwerkzeug noch ein verzerrtes Istprofil erzeugt. Die Abweichungen zwischen dem Sollprofil des Musters und dem erzeugten, verzerrten Istprofil werden wiederum er­ faßt und als Korrekturgröße mit reziprokem Vorzeichen für die anschlie­ ßende Korrektur des Schleifscheibenprofils benutzt, wie bereits vorste­ hend beschrieben.

Sollte im übrigen bei einer anschließenden Kontrollvermessung des geschliffenen Profils dann immer noch ein restlicher Fehler vorhan­ den sein, so läßt sich durch einfache Wiederholung des Feinabrichtens die erzielte Genauigkeit noch weiter steigern.

Claims (3)

1. Verfahren zum Abrichten einer Profilschleifscheibe für das Schleifen von rotierend arbeitenden spanabhebenden Formwerkzeugen, wie Bohr-, Senk-, Reib- und Fräswerkzeugen, bei dem die Achse der Profil­ schleifscheibe zur Achse des zu schleifenden Formwerkzeuges windschief verläuft und die Profilschleifscheibe zunächst nach dem am Formwerkzeug zu erzeugenden Profil abgerichtet und dnach mit der so abgerichteten Schleifscheibe ein Formwerkzeug geschliffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Istprofil (20) des so geschliffenen Formwerkzeuges (10) vermes­ sen und daran anschließend die Profilschleifscheibe (14) nach Maßgabe der zwischen dem Istprofil (20) und dem Sollprofil des Formwerkzeuges (10) gegebenenfalls noch vorhandenen Unterschiede erneut abgerichtet wird.

2. Verfahren zum Abrichten einer Profilschleifscheibe für das Schleifen von rotierend arbeitenden, spanabhebenden Formwerkzeugen, wie Bohr-, Senk-, Reib- und Fräswerkzeugen, bei dem die Achse der Profil­ schleifscheibe zur Achse des zu schleifenden Formwerkzeuges windschief verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst mit einem Musterformwerk­ zeug ein der Sollform (22) der Profilschleifscheibe (14) entsprechender Rotationskörper hergestellt und danach beim Abrichten der Profilschleif­ scheibe (14) dessen Profil im Wege des Kopierens auf die Profilschleif­ scheibe (14) übertragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ab­ richten der Profilschleifscheibe nach dem am Formwerkzeug zu erzeugenden Profil mit einer Tasteinrichtung zunächst das Sollprofil eines Muster­ formwerkzeugs abgefahren und gespeichert wird.