EP1754569A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren von Schleifwerkzeugen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Konditionieren von Schleifwerkzeugen Download PDF

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EP1754569A1 EP06016064A EP06016064A EP1754569A1 EP 1754569 A1 EP1754569 A1 EP 1754569A1 EP 06016064 A EP06016064 A EP 06016064A EP 06016064 A EP06016064 A EP 06016064A EP 1754569 A1 EP1754569 A1 EP 1754569A1
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dressing
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grinding
abrasive
dressing tool
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Andreas Grimm
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Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
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Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
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Definitions

  • the invention relates to a method for conditioning abrasive tools according to the preamble of patent claim 1.
  • Grinding tools are known to have a rotationally symmetric or a prismatic geometry.
  • a continuous or interrupted abrasive coating is applied in one or more layers, wherein the abrasive grains of the abrasive coating are bonded by a ceramic, organic or metallic bond.
  • Such grinding tools are known to be used for cutting by means of geometrically indefinite cutting edge.
  • conditioning is required from time to time during operation.
  • Profiling and sharpening is usually summarized under the term dressing.
  • the original profile which has been lost due to wear, must be restored from time to time. Therefore, with the dressing tool, the original profile must be readjusted by a corresponding movement path relative to the grinding tool or by the profile of the dressing tool itself. This can be done simultaneously sharpening of the abrasive coating. In unprofiled grinding tools also takes place from time to time sharpening.
  • bond and / or abrasive grains are partially or completely smashed, it depends on the type of bond with the Schleifkömung from, in which way bond and abrasive grains behave during dressing.
  • abrasive grains are splintered or smashed, while in the case of a softer bond, they are themselves removed to such an extent that the abrasive grains can again engage with the workpiece.
  • the dressing of grinding wheels with corundum or silicon carbide is usually carried out with the aid of a diamond tool.
  • Diamond and Bohrnitridin are mostly trained with silicon carbide Abrichtschleiffractionn.
  • Diamond dressers are also used to dress drilled nitride grinding wheels in synthetic resin or Spurtmetallitatien. For profiling of diamond and Bohrnitridschleiffractionn is also known to make a crushing with profiled steel rollers.
  • the binding consists of a chrushierbaren metal binding, which can be profiled by rolling.
  • the dressing tool is gradually delivered axially parallel to the diamond and Bohrnitridschleiffraction.
  • Bonitride grinding wheels are also dressed with a diamond dressing profile roller.
  • so-called diamond dressing form rollers have become known. While a dressing profile roll the negative profile to the profile of Having a grinding wheel, has a Diamantabrichtformrolle usually a cut-angle angular abrasive coating, wherein the Formabrichtrolle the profile of the grinding wheel nachology.
  • the invention has for its object to provide a method and apparatus for conditioning grinding tools with rotationally symmetric or prismatic geometry, which can be carried out particularly effectively and easily.
  • the sonotrode of an ultrasonic vibrator is equipped with a tool section which consists of very hard material or has a very hard coating.
  • the vibratory tool section is set into a high-frequency vibration via the sonotrode, whereby the bond and / or the abrasive grains of the abrasive coating are partly or completely shattered when contact between the abrasive coating and the dressing tool is made.
  • the dressing tool is held stationary while the grinding tool is moved relative to the dressing tool section.
  • the workpiece in this case the grinding tool, can be moved as desired in space and can therefore be moved along a predetermined path relative to the dressing tool section in order to carry out a corresponding conditioning operation.
  • This consists primarily in a profiling and / or sharpening of the abrasive coating (dressing). Alternatively, a cleaning can be done.
  • the mechanical vibration of the dressing tool section is 20 kHz to 1000 MHz.
  • the amplitude may be between 10 nm and 1 mm according to a further embodiment of the invention.
  • the dressing tool section comprises hard metal, ceramic, polycrystalline diamond or the like. It is understood that the dressing tool portion may be mounted on a support, such as by gluing, soldering or the like.
  • the carrier in turn is suitably attached to the sonotrode of the ultrasonic vibrator.
  • the dressing tool portion may have a profile, such as a profile dressing roller.
  • the dressing tool portion acts like a high frequency operated hammer which oscillates on the coating of the grinding tool to achieve the desired fragmentation or disintegration of the abrasive grains.
  • the dressing process can be selectively controlled in a desired manner as a function of the binding selected for the abrasive grains.
  • a grinding wheel 10 is shown in section, in which on a cylindrical support 12, an abrasive coating 14 is applied from abrasive grains.
  • the abrasive coating is semicircular in cross section. Thus, there is a profile grinding wheel.
  • a not further illustrated dressing tool 16 has at its free end a coating of hard material 18.
  • the tool 16 is excited by means of an ultrasonic vibrator 20.
  • the vibrator 20 is moved along the double arrow 22 and the double arrow 24, respectively, to travel along the profile of the abrasive pad 14.
  • the ultrasonic vibrator 20 may be stationary while the grinding wheel 10 is moved accordingly. At the same time, it performs a rotary movement. Grinding wheel 10 and ultrasonic vibrator 20 can be arranged with a suitable machine to perform the described movements.
  • the ultrasonic vibrator 20 holds a dressing tool 16a with a circular-shaped dressing surface or edge 18a whose profile is complementary to the desired profile of the abrasive coating 14.
  • the tool 16 a is applied against the profile of the abrasive pad 14, wherein the grinding wheel 10 is rotated.

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Abstract

Verfahren zum Konditionieren von Schleifwerkzeugen (10) mit rotationssymmetrischer oder prismatischer Geometrie, deren Schleifbelag (14) eine keramische, organische oder metallische Bindung aufweist und bei dem die Bindung und/oder die Schleifkörner des Schleifbelags (14) teilweise oder vollständig zertrümmert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrichtvorgang mit Hilfe eines durch Ultraschall angeregten Abrichtwerkzeugabschnitts (16) aus hartem Werkstoff (18) durchgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Konditionieren von Schleifwerkzeugen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Schleifwerkzeuge haben bekanntlich eine rotationssymmetrische oder eine prismatische Geometrie. Auf einem Trägerkörper ist ein durchgehender oder unterbrochener Schleifbelag ein- oder mehrschichtig aufgebracht, wobei die Schleifkörner des Schleifbelages durch eine keramische, organische oder metallische Bindung gebunden sind. Derartige Schleifwerkzeuge dienen bekanntlich zum Zerspanen mittels geometrisch unbestimmter Schneide.
  • Bei Schleifwerkzeugen ist im Betrieb von Zeit zu Zeit eine Konditionierung erforderlich. Unter Konditionierung wird in der vorliegenden Anmeldung die Aufbereitung von Schleifbelägen durch Profilieren, Schärfen und/oder Reinigen verstanden. Profilieren und Schärfen wird zumeist unter dem Begriff Abrichten zusammengefaßt.
  • Bei profilierten Schleifwerkzeugen ist von Zeit zu Zeit das Ursprungsprofil wieder herzustellen, das durch Verschleiß verloren gegangen ist. Mit dem Abrichtwerkzeug ist daher durch eine entsprechende Bewegungsbahn relativ zum Schleifwerkzeug oder durch das Profil des Abrichtwerkzeugs selbst das Ursprungsprofil wieder einzustellen. Hierbei kann gleichzeitig ein Anschärfen des Schleifbelags erfolgen. Bei unprofilierten Schleifwerkzeugen findet ebenfalls von Zeit zu Zeit ein Schärfen statt. Hierbei werden Bindung und/oder Schleifkörner teilweise oder vollständig zertrümmert, es hängt dabei von der Art der Bindung mit der Schleifkömung ab, in welcher Weise sich Bindung und Schleifkörner beim Abrichten verhalten. Bei einer metallischen oder keramischen Bindung werden im wesentlichen die Schleifkörner angesplittert oder zertrümmert, während bei einer weicheren Bindung diese selbst soweit abgetragen wird, dass die Schleifkörner wieder mit dem Werkstück in Eingriff treten können. Das Abrichten von Schleifscheiben mit Korund oder Siliziumcarbid erfolgt üblicherweise mit Hilfe eines Diamantwerkzeugs. Diamant- und Bohrnitridscheiben werden zumeist mit Siliziumcarbid aufweisenden Abrichtschleifscheiben abgerichtet. Zum Abrichten von Bohrnitridschleifscheiben in Kunstharz oder Spurtmetallbindungen werden auch Diamant-Abrichtleisten verwendet. Zum Profilieren von Diamant- und Bohrnitridschleifscheiben ist auch bekannt, ein Crushieren mit profilierten Stahlrollen vorzunehmen. Die Bindung besteht aus einer chrushierbaren Metallbindung, die sich durch Einrollen profilieren läßt. Zur Erzeugung des Profils mit einer Hartmetall- oder Stahlrolle mit dem Werkstückprofil wird das Abrichtwerkzeug schrittweise achsparallel gegen die Diamant- und Bohrnitridschleifscheibe zugestellt. Bonitridschleifscheiben werden auch mit einer Diamantabrichtprofilrolle abgerichtet. In diesem Zusammenhang sind sogenannte Diamant-Abrichtformrollen bekannt geworden. Während eine Abrichtprofilrolle das Negativprofil zum Profil der Schleifscheibe aufweist, weist eine Diamantabrichtformrolle zumeist einem im Schnitt winkligen Schleifbelag auf, wobei die Formabrichtrolle des Profils der Schleifscheibe nachfährt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditionieren von Schleifwerkzeugen mit rotationssymmetrischer oder prismatischer Geometrie anzugeben, das besonders wirksam und einfach durchgeführt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. Patentanspruchs 8 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Sonotrode eines Ultraschallschwingers mit einem Werkzeugabschnitt ausgestattet, der aus sehr hartem Material besteht bzw. einen sehr harten Belag aufweist. Mit Hilfe des Ultraschallschwingers wird über die Sonotrode der Abrichtwerkzeugabschnitt in eine Schwingung hoher Frequenz versetzt, wobei die Bindung und/oder die Schleifkörner des Schleifbelags teilweise oder vollständig zertrümmert werden, wenn ein Kontakt zwischen Schleifbelag und Abrichtwerkzeug hergestellt wird.
  • Beim Abrichten findet naturgemäß eine Relativbewegung zwischen Abrichtwerkzeug und abzurichtendem Werkzeug bzw. abzurichtender Schleifscheibe statt. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Abrichtwerkzeug stationär gehalten wird, während das Schleifwerkzeug relativ zum Abrichtwerkzeugabschnitt bewegt wird. Mit Hilfe einer nummerischen Steuerung, über die eine Schleifmaschine üblicherweise verfügt, kann das Werkstück, hier das Schleifwerkzeug, beliebig im Raum bewegt und daher entlang einer vorgegebenen Bahn relativ zum Abrichtwerkzeugabschnitt bewegt werden, um eine entsprechende Konditionieroperation durchzuführen. Diese besteht in erster Linie in einem Profilieren und/oder Schärfen des Schleifbelags (Abrichten). Alternativ kann eine Reinigung vorgenommen werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mechanische Schwingung des Abrichtwerkzeugabschnitts 20 kHz bis 1.000 MHz beträgt. Die Amplitude kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zwischen 10 nm und 1 mm betragen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Abrichtwerkzeugabschnitt Hartmetall, Keramik, Polykristallindiamant oder dergleichen auf. Es versteht sich, dass der Abrichtwerkzeugabschnitt unter Umständen auf einem Träger angebracht ist, etwa durch Kleben, Löten oder dergleichen. Der Träger ist seinerseits in geeigneter Weise an der Sonotrode des Ultraschallschwingers angebracht.
  • Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Abrichtwerkzeugabschnitt ein Profil aufweisen, etwa wie einer Profilabrichtrolle.
  • Bei der Erfindung wirkt der Abrichtwerkzeugabschnitt wie ein mit hoher Frequenz betätigter Hammer, der oszillierend auf den Belag des Schleifwerkzeugs schlägt, um die gewünschte Zersplitterung oder Zertrümmerung der Abrasivkörner zu erreichen. Auf diese Weise läßt sich der Abrichtvorgang in Abhängigkeit von der für die Abrasivkörner gewählte Bindung in gewünschter Weise gezielt steuern.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt schematisch ein Abrichtwerkzeug nach der Erfindung mit einer Schleifscheibe,
    Fig. 2
    zeigt eine andere Ausführungsform eines Abrichtwerkzeugs nach der Erfindung und eine Schleifscheibe.
  • In den Figuren 1 und 2 ist jeweils eine Schleifscheibe 10 im Schnitt dargestellt, bei der auf einem zylindrischen Träger 12 ein Schleifbelag 14 aus Abrasivkörnern aufgebracht ist. Der Schleifbelag ist im Querschnitt halbkreisförmig. Mithin liegt eine Profilschleifscheibe vor.
  • Ein nicht weiter dargestelltes Abrichtwerkzeug 16 weist an seinem freien Ende einen Belag aus hartem Werkstoff 18 auf. Das Werkzeug 16 ist mit Hilfe eines Ultraschallschwingers 20 angeregt. Während des Abrichtvorgangs wird der Schwinger 20 entlang des Doppelpfeils 22 bzw. des Doppelpfeils 24 bewegt, um entlang des Profils des Schleifbelags 14 zu fahren. Es versteht sich, dass der Ultraschallschwinger 20 stationär sein kann, während die Schleifscheibe 10 entsprechend verfahren wird. Hierbei führt sie gleichzeitig eine Drehbewegung aus. Schleifscheibe 10 und Ultraschallschwinger 20 können mit einer geeigneten Maschine angeordnet werden, um die beschriebenen Bewegungen auszuführen.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hält der Ultraschallschwinger 20 ein Abrichtwerkzeug 16a mit einer kreisbogenförmigen Abrichtfläche oder Kante 18a, deren Profil komplementär zum gewünschten Profil des Schleifbelags 14 ist. Beim Abrichten wird das Werkzeug 16a gegen das Profil des Schleifbelags 14 angelegt, wobei die Schleifscheibe 10 in Drehung versetzt wird.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Konditionieren von Schleifwerkzeugen mit rotationssymmetrischer oder prismatischer Geometrie, deren Schleifbelag eine keramische, organische oder metallische Bindung aufweist und bei dem die Bindung und/oder die Schleifkörner des Schleifbelags teilweise oder vollständig zertrümmert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrichtvorgang mit Hilfe eines durch Ultraschall angeregten Abrichtwerkzeugabschnitts aus hartem Werkstoff durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrichtwerkzeugabschnitt stationär ist, während das Schleifwerkzeug relativ zum Abrichtwerkzeugabschnitt bewegt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der mechanischen Schwingung des Abrichtwerkzeugabschnitts 20 kHz bis 1.000 MHz beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Abrichtwerkzeugabschnitts 10 nm bis 1 mm beträgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrichtwerkzeugabschnitt Hartmetall, Keramik, Polykristallindiamant oder dergleichen aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug profiliert und/oder geschärft wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Belag des Schleifwerkzeugs gereinigt wird.
  8. Vorrichtung zum Konditionieren eines Schleifwerkzeugs mit rotationssymmetrischer oder prismatischer Geometrie, dessen Schleifbelag eine keramische, organische oder metallische Bindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende einer Sonotrode eines Ultraschallschwingers ein Abrichtwerkzeugabschnitt aus einem harten Werkstoff angebracht ist, der mit dem Schleifbelag des Schleifwerkzeugs so in Eingriff bringbar ist, dass die Bindung und/oder die Schleifkörner des Schleifbelags teilweise oder vollständig zertrümmert werden.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrichtwerkzeugabschnitt ein Profil aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallschwinger fest in einer Abrichtvorrichtung eingespannt ist und eine rotierend angetriebene Welle zur Aufnahme des Schleifwerkzeugs mit Hilfe einer nummerischen Steuerung gesteuert im Raum bewegbar ist, wodurch das Schleifwerkzeug entlang einer vorgegebenen Bahn relativ zum Abrichtwerkzeugabschnitt bewegbar ist.
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