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EP1239995A1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen von genuteten werkzeugen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schleifen von genuteten werkzeugen

Info

Publication number
EP1239995A1
EP1239995A1 EP00990804A EP00990804A EP1239995A1 EP 1239995 A1 EP1239995 A1 EP 1239995A1 EP 00990804 A EP00990804 A EP 00990804A EP 00990804 A EP00990804 A EP 00990804A EP 1239995 A1 EP1239995 A1 EP 1239995A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
ground
grinding
guideway
tools
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00990804A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Junker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Original Assignee
Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH filed Critical Erwin Junker Maschinenfabrik GmbH
Publication of EP1239995A1 publication Critical patent/EP1239995A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/02—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements
    • B24B19/04—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding grooves, e.g. on shafts, in casings, in tubes, homokinetic joint elements for fluting drill shanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B3/00—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools
    • B24B3/24—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of drills
    • B24B3/247—Supports for drills

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for grinding grooved tools, in particular helically grooved tools.
  • the device described and the method described are suitable for producing helically grooved tools.
  • the manufacture of twist drills is described in this description.
  • grooved tools in particular twist drills
  • a separate receiving sleeve is required for each tool diameter, which is matched to the nominal diameter of the tool to be manufactured.
  • a lot of individually adapted accessories for the actual grinding machine are required for clamping and grinding the tools to be manufactured, which also means that when changing over to another tool to be produced, which has a different diameter, for example, in a variety of ways by exchange must be converted from parts.
  • the tools to be manufactured may have different nominal diameters, there must be a separate receiving sleeve at least for each nominal tool diameter.
  • the high retrofitting effort and the high number of specific accessories are associated with a high expenditure of time and high costs, which make the manufacturing process of the tools more expensive. Furthermore, from the use of sleeves in which the tools to be ground are guided, the problem of the insufficient accuracy of the guidance arises. Due to the system, the adjusted sleeve diameters have a play of 1 - 2 hundredths of a millimeter compared to the actual diameter of the tool to be manufactured. If, for example, the grinding wheel is grinded against the tool to be grinded when grinding the tool to be manufactured, this lies under the influence of the cutting forces in a punctiform or linear manner against the inside of the guide sleeve and is supported essentially only at one point on it Extent against the cutting forces. The guide is therefore not spatially fixed and depends on the geometry and the direction of the force applied by the grinding wheel to the workpiece to be ground. This leads to increased tolerances for the finished tool.
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method by means of which helically grooved tools to be ground can be produced in the same or less time in improved quality at a simultaneously lower cost.
  • the object is achieved according to the invention with a device according to claim 1 and a method according to claim 16.
  • the device according to the invention is used for grinding grooved
  • the device for grinding grooved tools has a steady rest for guiding the tool to be ground.
  • this bezel comprises a guideway with at least two inner side surfaces, each of which runs in planes essentially parallel to the longitudinal axis of the tool to be ground and enclose an angle for receiving the tool to be ground.
  • the tool to be ground lies with at least two points on its circumference in each case against at least two of the inner side surfaces of the guideway, ie one of the at least two circumferential points lies against one of the at least two inner side surfaces.
  • the tools to be ground can be tapered over their length, in particular slightly tapered.
  • they can be conically tapered from their end face to their shaft.
  • these essentially follow a weak taper of the tool, in which case they then run in planes essentially parallel to the longitudinal axis of the tool to be ground.
  • the at least two side surfaces of the guideway run parallel.
  • the course of the at least two inner side surfaces of the guideway can essentially follow the tool contour in longitudinal section, the planes of the side surfaces then being inclined in relation to one another, in some cases even differently over the length, in space.
  • the inventive design of the device wherein the tool to be ground is guided in a guideway of a steady rest and rests at least on two circumferential points in this guideway, is one play-free storage and installation of the tool to be ground possible.
  • the tool is guided in a sleeve and, viewed in cross section of the tool to be produced, lies only at one point on the side wall of the sleeve, as a result of which no reliable guidance can be achieved.
  • At least two side faces of the guideway enclose an angle in which the tool to be ground is guided, and it is possible that, since the guideway in cross section with these side faces essentially widened, for example in a V-shape opens for receiving the tool, according to the invention tools with different diameters are ground.
  • the tools are supported and guided on at least two side surfaces of this guideway, the respective contact point being able to lie at a different location depending on the work step carried out or the diameter of the tool to be ground, or a linear contact on at least two lines can be.
  • the special construction for guiding the tool to be ground eliminates the need to use different guide sleeves depending on the diameter of the tool to be ground, and thus to have to hold many individual parts. Also, when changing to another tool to be ground, for example with a different diameter, the grinding machine does not necessarily have to be converted in a time-consuming manner.
  • the tool to be ground is guided according to the invention at the at least two adjacent circumferential points in the guide path of the steady rest and is pressed against the side surfaces by the grinding forces, for example by a grinding wheel, which results in particularly good guidance since the grinding pressure over the at least two circumferential points affects the guideway.
  • the direction of force of the grinding pressure is thus divided into partial forces in the direction of at least two circumferential points of the tool to be ground, in particular in the form of a parallelogram of forces, which is determined by the geometry and thus by the position of these points.
  • the grinding device also has, in addition to the guideway, a tensioning lever which can be pivoted in the direction of the guideway in order to press or tension the tool to be ground. In this way, for example, in the face machining of grooved tools, in particular spiral-grooved twist drills, the tool to be ground is guided in a particularly safe and, in this case, play-free manner.
  • the length of the guideway and, accordingly, the length of the tensioning lever correspond at least to the length of a slope of a groove helix of the tool to be ground. This is particularly advantageous since it ensures that there is essentially always at least part of the circular envelope of the tool to be ground for abutment with at least two circumferential points on the side surfaces.
  • the steady rest including the guideway and the clamping lever, but also the guideway and / or the clamping lever, for use in the manufacture of extra-long tools, in particular twist drills, can be movable in the axial direction of the tool to be ground, so that it can be used in the area of the respective grinding work the tool to be ground always guarantee optimal support and guidance.
  • the position of the steady rest and / or the guideway can also be set as a function of the diameter of the tool to be ground, the position of the longitudinal axis of the tool to be ground being predetermined and being different can result in particular from the geometry of the grinding machine used with the corresponding grinding units.
  • This advantage is particularly preferably also given in that the guideway can be adapted as a function of the diameter of the tool to be ground.
  • it can be advantageous to design the guideway for tools of larger or smaller diameter to be ground, in particular in the event of large jumps in diameter between individual tool batches to be produced.
  • the guideway is preferably made of HSS (high-performance high-speed steel).
  • the tension lever can also be made of HSS.
  • the device it is advantageous to make at least the surface of the guideway and / or the surface of the clamping lever, in particular the part of the clamping lever which comes into contact with the workpiece to be ground in the event of being pressed on, from hard metal. It is e.g. possible to make this hard metal version in the form of strips which are attached to the corresponding surface of the guideway or the tensioning lever.
  • the surface of the guideway and at least the surface of the clamping lever can also consist of polycrystalline diamond (PCD).
  • PCD polycrystalline diamond
  • the device can be provided for grinding tools made of HSS and / or for grinding tools made of hard metal.
  • tools which are made from HSS corundum grinding wheels and / or CBN grinding wheels can preferably be used.
  • diamond grinding wheels can preferably be used as the abrasive.
  • the method for grinding according to the invention relates to the production of grooved tools which have an essentially circular envelope curve, in particular to the grinding of helically grooved tools by means of grinding wheels. Twist drills can be ground, but corresponding other tools, such as milling cutters, drills in general and possibly reamers, can also be ground.
  • the tool to be ground is clamped according to the invention in such a way that a steady rest with a guide track with at least two inner side surfaces, each of which runs in planes essentially parallel to the longitudinal axis of the tool to be ground and an angle for receiving the include a grinding tool, in particular a steady rest with a guideway according to claim 1, the tool to be ground at least at two circumferential points, each of which abuts at least two of the inner side surfaces of the guideway, leads.
  • the tool to be ground is pressed according to the invention by means of at least one grinding wheel when grinding the grooves into the guideway.
  • a back of the tool to be ground is ground, it is preferred in this case also that the tool to be ground is pressed into the guideway during grinding.
  • the tool to be ground is additionally pressed into the guideway with a clamping lever.
  • Figure 1 is a plan view of a grinding machine with a device according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a section on the line B-B of Figure 1;
  • the grinding machine is made up of the following main groups: the machine stand 1, the grinding headstock 2 with swiveling grinding spindle unit 3 and with an HF grinding spindle 4, the grinding table 5 with a workpiece headstock 6, the steady rest with the guideway 8, and the dressing device 9.
  • a grinding headstock 2 which can be moved by means of a CNC axis (X axis), is mounted on the machine stand 1 in the rear area. Furthermore, the height of the grinding spindle unit 3, which can be pivoted about an axis (A axis), can be moved vertically along an axis (Y axis).
  • the grinding table 5 is built on guides (not shown), which can be moved in the direction of an axis (Z axis).
  • the workpiece headstock 6, which is equipped with a collet head 61, is built up on the grinding table 5.
  • the collet head 61 is accommodated on a quill which is driven in rotation about a CNC axis (C axis).
  • the steady rest with the guideway 8 is constructed to support the tool to be ground on the grinding table 5.
  • the dressing device 9 is arranged on the grinding table 5 with a rotationally driven diamond wheel 91 for dressing the grinding wheels used. All axes mentioned are designed as CNC axes.
  • FIG. 2 shows a section along the line B-B of FIG. 1.
  • the HF grinding spindle 4 is shown pivoted upward about 90 ° about the A axis, contrary to the illustration in FIG. 1.
  • the X, Y and A axes are each drawn in and represented symbolically.
  • the HF grinding spindle 4 is firmly connected to the swiveling grinding spindle unit 3.
  • the grinding wheels 41, 42, 43 are accommodated in the front area of the HF grinding spindle 4, the HF grinding spindle 4 being designed such that both corundum, CBN or diamond grinding wheels are used can be included.
  • CBN or corundum grinding wheels are predominantly used as abrasives.
  • Diamond grinding wheels are preferably used for grinding hard metal (HM).
  • the grinding table 5 In the front area of the machine stand 1, the grinding table 5 is shown, on which the steady rest is fastened with the guideway 8. To guide and support the tool 10 to be ground, this lies against the circumference of the guide track of the bezel 8. To grind end cutting edges, for example by means of a conical surface grinding, the clamping lever 83 is pivoted in the direction of the guideway in order to better guide the tool 10. To adjust the position depending on the diameter of the tool to be ground, the steady rest and / or the guideway can be manually adjusted in the direction of arrow 85.
  • the structure of the device according to the invention, in particular the steady rest, with the guideway 8 is shown in cross section or in plan view from the end face of the tool to be ground, and the advantageous use of the device is illustrated by the method according to the invention using the example the grinding of twist drills explained in more detail.
  • the structure of the bezel in the clamping area is shown in FIGS. 3 to 6.
  • the tool 10 to be ground is a twist drill in the present case.
  • the twist drill to be ground is in the workpiece headstock 6 by means of. a collet clamped at one end of the shaft. The clamping there serves only to transmit torque, the guidance is achieved through the bezel with the guideway.
  • the shank of the tool 10 to be ground which projects freely from the collet is supported on the guideway 8.
  • the tool 10 is supported via its free shaft length on the lateral surface 11 or the circumference of the essentially circular envelope curve on at least two circumferential points of the envelope of the tool 10 to be ground on at least white inner side surfaces of the guideway, which in the exemplary embodiment according to FIGS. 3 to 6 essentially has a prism shape as a cross section.
  • the system at two circumferential points forms a “play-free” guidance of the tool 10 to be ground.
  • the guideway can consist of HSS or can be equipped with hard metal strips or PCD strips.
  • a clamping lever 83 is pivoted in this area, so that the tool to be ground between three circumferential points, seen in cross section in the form of a triangle around the Scope of the tool to be ground are arranged distributed, can be guided or clamped without play.
  • Fig. 3 shows how a tool to be ground according to the invention is clamped and guided with its pivoted lever 83 over its shaft length.
  • the linear systems are represented by points A1, A12 and A13.
  • the radial rotation of the tool 10 to be ground takes place during machining through the C-axis of the workpiece headstock 6.
  • the tool 10 to be ground is clamped by means of the collet 61. This must be exactly aligned with the guideway.
  • the length of the guideway is determined by the length of the tool to be ground, the shape of the groove, the length of the groove and the pitch of the coiled grooves.
  • the groove pitch has the influence that at least one complete groove helix must be covered by the length of the guideway.
  • the frontal cutting edges of a twist drill can be ground, for example, in a conical surface by means of the grinding wheel 41.
  • FIG. 6 shows the sharpening of the transverse cutting edge of the tool to be ground, in this case the twist drill 10, this working step being carried out with the grinding wheel 42.
  • the machining is carried out on the end face or tip of the twist drill so that the clamping lever 83 is pivoted in again for clamping the tool to be ground.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schleifen von genuteten Werkzeugen (10) mit einer im wesentlichen kreisförmigen Hüllkurve, insbesondere zum Schleifen von wendelgenuteten Werkzeugen. Die Vorrichtung mit einer Lünette zur Führung des zu schleifenden Werkzeugs weist eine Führungsbahn (8) mit zumindest zwei inneren Seitenflächen auf, welche jeweils in Ebenen im wesentlichen parallel zur Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs verlaufen und einen Winkel zur Aufnahme des zu schleifenden Werkzeugs einschliessen, wobei das zu schleifende Werkzeug zumindest mit zwei Umfangspunkten (a11, a12) seiner im wesentlichen kreisförmigen Hüllkurve jeweils zumindest an zwei der inneren Seitenflächen der Führungsbahn anliegt. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein zu schleifendes Werkzeug entsprechend aufgespannt und mittels zumindest einer Schleifscheibe beim Schleifen der Nuten in die Führungsbahn angedrückt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von genuteten Werkzeugen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen von genuteten Werkzeugen, insbesondere von wendelgenuteten Werkzeugen.
Generell ist die beschriebene Vorrichtung sowie das beschriebene Verfahren zur Herstellung von wendelgenuteten Werkzeugen geeignet. Im einzelnen ist in dieser Beschreibung insbesondere die Herstellung von Spiralbohrern beschrieben.
Es ist im Stand der Technik allgemein bekannt, daß genutete Werkzeuge, insbesondere Spiralbohrer, in Hülsen, welche zur Aufnahme und Führung der Werkzeuge dienen, geschliffen werden. Hierzu wird für jeden Werkzeugdurchmesser eine separate Aufnahmehülse benötigt, welche auf den Nenndurchmesser des herzustellenden Werkzeugs abgestimmt ist. Somit werden zum Spannen und Schleifen der herzustellenden Werkzeuge sehr viele individuell angepaßte Zubehörteile zur eigentlichen Schleifmaschine benötigt, was auch bedeutet, daß die Maschine bei der Umrüstung auf ein weiteres zu produzierendes Werkzeug, welches beispielsweise einen anderen Durchmesser aufweist, in vielfältiger Art und Weise durch Austausch von Teilen umgerüstet werden muß. Insbesondere muß, falls die herzustellenden Werkzeuge eventuell unterschiedliche Nenndurchmesser aufweisen, mindestens für jeden Werkzeugnenndurchmesser eine separate Aufnahmehülse vorhanden sein. Der hohe Umrüstaufwand sowie die hohe Anzahl an spezifischen Zubehörteilen ist mit hohem zeitlichen Aufwand sowie hohen Kosten, welche den Herstellungsprozeß der Werkzeuge verteuern, verbunden. Des weiteren ergibt sich aus der Verwendung von Hülsen, in denen die zu schleifenden Werkzeuge geführt werden, das Problem der unzureichenden Genauigkeit der Führung. Systembedingt weisen die angepaßten Hülsendurchmesser gegenüber dem eigentlichen Durchmesser des herzustellenden Werkzeugs ein Spiel von 1 - 2 Hundertstel Millimeter auf. Wird also beim Schleifen des herzustellenden Werkzeugs die Schleifscheibe beispielsweise zum Einschleifen einer Nut gegen das zu schleifende Werkzeug geführt, legt sich dieses unter dem Einfluß der Zerspankräfte punkt- bzw. linienförmig gegen die Innenseite der Führungshülse und stützt sich dort im wesentlichen nur an einer Stelle seines Umfangs gegen die Zerspankräfte ab. Die Führung ist somit räumlich nicht fixiert und von der Geometrie und der Richtung der Krafteinbringung durch die Schleifscheibe auf das zu schleifende Werkstück abhängig. Dies führt zu vergrößerten Toleranzen beim fertiggeschliffenen Werkzeug.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, durch welche zu schleifende wendelgenutete Werkzeuge, in gleicher oder geringerer Zeit in verbesserter Qualität bei gleichzeitig niedrigeren Kosten hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 16 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient zum Schleifen von genuteten
Werkzeugen, welche eine im wesentlichen kreisförmige Hüllkurve aufweisen, insbesondere zum Schleifen von wendelgenuteten Werkzeugen, mittels Schleifscheiben. Es können Spiralbohrer geschliffen werden, es können jedoch auch entsprechende andere Werkzeuge, wie beispielsweise Fräser, Bolirer allgemein und eventuell Reibahlen, geschliffen werden. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zum Schleifen von genuteten Werkzeugen eine Lünette zur Führung des zu schleifenden Werkzeugs auf. Diese Lünette umfaßt gemäß der Erfindung eine Führungsbahn mit zumindest zwei inneren Seitenflächen, welche jeweils in Ebenen im wesentlichen parallel zur Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs verlaufen und einen Winkel zur Aufnahme des zu schleifenden Werkzeugs einschließen. Dabei liegt das zu schleifende Werkzeug zumindest mit zwei Punkten seines Umfangs jeweils zumindest an zwei der inneren Seitenflächen der Führungsbahn an, d.h. jeweils einer der zumindest zwei Umfangspunkte liegt an jeweils einer der zumindest zwei inneren Seitenflächen an.
Allgemein können die zu schleifenden Werkzeuge über ihre Länge konisch, insbesondere schwach konisch, verjüngt sein. Insbesondere können sie dabei von ihrer Stirnseite zu ihrem Schaft konisch verjüngt sein. Zur erfindungsgemäßen Anlage eines solchen zu schleifenden Werkzeugs an den zumindest zwei inneren Seitenflächen der Führungsbahn folgen diese im wesentlichen einer schwachen Konizität des Werkzeugs, wobei sie dann in Ebenen im wesentlichen parallel zur Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs verlaufen. Im Falle eines sich nicht verjüngenden zu schleifenden Werkzeugs, bei welchem sich der Durchmesser der Hüllkurve nicht über die Länge ändert (üblicherweise im Fall allenfalls schwacher Konizität um wenige Hundertstel Millimeter), verlaufen die zumindest zwei Seitenflächen der Führungsbahn parallel. Im Fall einer stärker ausgeprägten Konizität des zu schleifenden Werkzeugs kann der Verlauf der zumindest zwei inneren Seitenflächen der Führungsbahn im wesentlichen der Werkzeugkontur im Längschnitt folgen, wobei dann die Ebenen der Seitenflächen gegeneinander, über die Länge gegebenenfalls sogar abschnittsweise unterschiedlich, entsprechend im Raum geneigt sind.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung, wobei das zu schleifende Werkzeug in einer Führungsbahn einer Lünette geführt wird und zumindest an zwei Umfangspunkten in dieser Führungsbahn anliegt, ist eine spielfreie Lagerung und Anlage des zu schleifenden Werkzeugs möglich. Im Unterschied dazu wird beim Stand der Technik das Werkzeug in einer Hülse geführt und liegt , im Querschnitt des herzustellenden Werkzeugs gesehen, nur an einem Punkt an der Seitenwand der Hülse an, wodurch keine sichere Führung erreicht werden kann. Gegenüber der Hülse des Standes der Technik schließen erfindungsgemäß zumindest zwei Seitenflächen der Führungsbahn einen Winkel ein, in dem das zu schleifende Werkzeug geführt wird, und es ist möglich, daß, da sich die Führungsbahn im Querschnitt mit diesen Seitenflächen im wesentlichen z.B. V-förmig verbreiternd zur Aufnahme des Werkzeugs öffnet, erfindungsgemäß Werkzeuge mit unterschiedlichen Durchmessern geschliffen werden. Die Abstützung und Führung der Werkzeuge erfolgt dabei an zumindest zwei Seitenflächen dieser Führungsbahn, wobei je nach durchgeführtem Arbeitsschritt bzw. je nach Durchmesser des zu schleifenden Werkzeugs der jeweilige Anlagepunkt an einer anderen Stelle liegen kann, bzw. auch eine linienhafte Anlage an zumindest zwei Linien gegeben sein kann. Somit entfällt durch die spezielle Konstruktion zur Führung des zu schleifenden Werkzeugs gemäß der Erfindung die Notwendigkeit, je nach Durchmesser des zu schleifenden Werkzeugs unterschiedliche Führungshülsen verwenden zu müssen, und somit viele Einzelteile bereithalten zu müssen. Auch muß die Schleifmaschine beim Wechsel auf ein weiteres zu schleifendes Werkzeug, z.B. mit anderem Durchmesser, nicht zwangsläufig zeitaufwendig umgerüstet werden.
Üblicherweise wird das zu schleifende Werkzeug erfindungsgemäß an den zumindest zwei anliegenden Umfangspunkten in der Führungsbahn der Lünette geführt und durch die Schleifkräfte, z.B. durch eine Schleifscheibe, gegen die Seitenflächen gedrückt, wodurch sich eine besonders gute Führung ergibt, da der Schleifdruck über die zumindest zwei Umfangspunkte auf die Führungsbahn wirkt. Die Kraftrichtung des Schleifdrucks teilt sich somit in Teilkräfte in Richtung zumindest zweier Umfangspunkte des zu schleifenden Werkzeugs auf, insbesondere in Form eines Kräfteparallelogramms, welches durch die Geometrie und somit durch die Lage dieser Punkte bestimmt wird. Erfindungsgemäß besonders vorteilhaft kann es nun sein, daß die Vorrichtung zum Schleifen außer der Führungsbahn zusätzlich einen Spannhebel aufweist, der zum Andrücken bzw. zur Spannung des zu schleifenden Werkzeugs in Richtung der Führungsbahn einschwenkbar ist. Somit wird z.B. bei der Stirnseitenbearbeitung von genuteten Werkzeugen, insbesondere von wendelgenuteten Spiralbohrern, eine besonders sichere und auch in diesem Fall spielfreie Führung des zu schleifenden Werkzeugs erreicht.
Es ist anzumerken, daß die Länge der Führungsbahn und dementsprechend auch die Länge des Spannhebels mindestens der Länge einer Steigung einer Nutwendel des zu schleifenden Werkzeugs entsprechen. Dies ist es besonders vorteilhaft, da somit sichergestellt ist, daß im wesentlichen immer zumindest ein Teil der kreisförmigen Hüllkurve des zu schleifenden Werkzeugs zur Anlage mit zumindest zwei Umfangspunkten an den Seitenflächen vorliegt.
Selbstverständlich kann die Lünette inklusive der Führungsbahn und dem Spannhebel, aber auch die Führungsbahn und/oder der Spannhebel, zur Anwendung bei der Herstellung überlanger Wekzeuge, insbesondere Spiralbohrer, in axialer Richtung des zu schleifenden Werkzeugs bewegbar sein, um somit im Bereich der jeweiligen Schleifarbeiten an dem zu schleifenden Werkzeug diesem immer eine optimale Abstützung und Führung zu gewährleisten.
Es ist besonders vorteilhaft, daß die Lage der Lünette und/oder der Führungsbahn, selbstverständlich gegebenenfalls auch die Lage des Spannhebels, auch in Abhängigkeit des Durchmessers des zu schleifenden Werkzeugs einstellbar ist, wobei die Lage der Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs vorgegeben sein kann und sich insbesondere aus der Geometrie der verwendeten Schleifmaschine mit den entsprechenden Schleifeinheiten ergeben kann. Somit ist eine besonders flexible und mit wenig Umrüstaufwand verbundene schnelle und dabei genaue Fertigung der zu schleifenden Werkzeuge zu erzielen. Dieser Vorteil ist besonders bevorzugt auch dadurch gegeben, daß die Führungsbahn in Abhängigkeit des Durchmessers des zu schleifenden Werkzeugs anpassbar ist. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Führungsbahn für zu schleifende Werkzeuge größeren oder kleineren Durchmessers, insbesondere bei großen Durchmessersprüngen zwischen einzelnen zu fertigenden Werkzeugchargen, auswechselbar auszuführen. Besonders bevorzugt kann es auch sein, zur Anpassung den Winkel veränderbar auszubilden, beispielsweise durch Vorsehen eines Verstellmechanismus. Auch dies erhöht die Flexibilität der Vorrichtung bei gleichzeitiger Beibehaltung der guten und exakten Führung der zu schleifenden Werkzeuge.
Bevorzugt ist ein Winkel von 90°, es ist jedoch prinzipiell im wesentlichen jeder
Winkel kleiner als 180° möglich.
Bevorzugt besteht die Führungsbahn aus HSS (Hochleistungs-Schnellschnitt- Stahl). Auch der Spannhebel kann aus HSS bestehen.
Ferner ist es in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung vorteilhaft, zumindest die Oberfläche der Führungsbahn und /oder die Oberfläche des Spannhebels, insbesondere des Teils des Spannhebels, welcher an dem zu schleifenden Werkstück im Fall des Andrückens zur Anlage kommt, aus Hartmetall auszuführen. Dabei ist es z.B. möglich, diese Hartmetallausführung in Form von Leisten, welche auf der entsprechenden Oberfläche der Führungsbahn bzw. des Spannhebels angebracht werden, auszuführen.
Zum Schleifen, insbesondere von Werkzeugen aus Hartmetall, kann die Oberfläche der Führungsbahn und zumindest die Oberfläche des Spannhebels auch aus polykristallinem Diamant (PKD) bestehen. Durch die geeignete Materialauswahl zur Ausführung der Führungsbahn und/oder des Spannhebels ist es möglich, in Abstimmung auf das Material des zu schleifenden Werkzeugs, eine sichere Führung zu gewährleisten, insbesondere ohne die Gefahr des Einlaufens des zu schleifenden Werkzeugs im Bereich seiner anliegenden Umfangspunkte in die Führungsbahn und/oder den Spannhebel. Dennoch und gerade deswegen können die Kosten für die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst gering gehalten werden.
Generell kann die Vorrichtung zum Schleifen von Werkzeugen aus HSS und/oder zum Schleifen von Werkzeugen aus Hartmetall vorgesehen sein. Im Falle von Werkzeugen, welche aus HSS hergestellt werden, können bevorzugt Korund- Schleifscheiben und/oder CBN-Schleifscheiben zum Einsatz kommen. Im Falle, daß Werkzeuge aus Hartmetall geschliffen werden, können als Schleifmittel bevorzugt Diamant-Schleifscheiben eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schleifen bezieht sich auf die Herstellung genuteten Werkzeugen, welche eine im wesentlichen kreisförmige Hüllkurve aufweisen, insbesondere auf das Schleifen von wendelgenuteten Werkzeugen, mittels Schleifscheiben. Es können Spiralbohrer geschliffen werden, es können jedoch auch entsprechende andere Werkzeuge, wie Fräser, Bohrer allgemein und eventuell Reibahlen, geschliffen werden.
Beim Verfahren zum Schleifen von Spiralbohrern wird gemäß der Erfindung das zu schleifende Werkzeug derartig aufgespannt, daß eine Lünette mit einer Führungsbahn mit zumindest zwei inneren Seitenflächen, welche jeweils in Ebenen im wesentlichen parallel zur Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs verlaufen und einen Winkel zur Aufnahme des zu schleifenden Werkzeugs einschließen, insbesondere eine Lünette mit einer Führungsbahn gemäß Anspruch 1 , das zu schleifende Werkzeug zumindest an Zwei Umfangspunkten, welche jeweils zumindest an zwei der inneren Seitenflächen der Führungsbahn anliegen, führt. Das zu schleifende Werkzeug wird erfindungsgemäß mittels zumindest einer Schleifscheibe beim Schleifen der Nuten in die Führungsbahn angedrückt.
Bevorzugt wird, falls ein Rücken des zu schleifenden Werkzeugs geschliffen wird, auch in diesem Fall das zu schleifende Werkzeug beim Schleifen in die Führungsbahn angedrückt.
Zur besonders sicheren Führung des zu schleifenden Werkzeugs wird, beim Schleifen von Stirnschneiden und/oder im Fall der Schleifbearbeitung der Stirnseite des Werkzeugs allgemein das zu schleifende Werkzeug zusätzlich mit einem Spannhebel in die Führungsbahn angedrückt.
Besonders bevorzugt ist es, das zu schleifende Werkzeug, insbesondere Stirnschneiden, Nuten und eventuell Rücken des Werkzeugs, in einer Aufspannung zu schleifen.
Die Erfindung wird im folgenden an einer Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht einer Schleifmaschine mit einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1 ; und
Fig. 3 bis 6 im Querschnitt eine Ausführungsform der Vorrichtung, wobei verschiedene Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel des Schleifens eines Spiralbohrers gezeigt sind.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht eine Schleifmaschine und Vorrichtung zum Schleifen von genuteten Werkzeugen in einer Ausführungsform der Erfindung. Die Schleifmaschine ist aus folgenden Hauptgruppen aufgebaut: dem Maschinenständer 1, dem Schleifspindelstock 2 mit schwenkbarer Schleifspindeleinheit 3 und mit einer HF-Schleifspindel 4, dem Schleiftisch 5 mit einem Werkstückspindelstock 6, der Lünette mit der Führungsbahn 8, und der Abrichtvorrichtung 9.
Auf dem Maschinenständer 1 ist im hinteren Bereich ein Schleifspindelstock 2 montiert, der mittels einer CNC-Achse (X-Achse) verfahren werden kann. Des weiteren ist die um eine Achse (A-Achse) schwenkbare Schleifspindeleinheit 3 in ihrer Höhe vertikal entlang einer Achse (Y-Achse) verfahrbar. Im vorderen Bereich des Maschinenständers 1 ist auf (nicht dargestellten) Führungen der Schleiftisch 5 aufgebaut, welcher in Richtung einer Achse (Z-Achse) verfahrbar ist. Auf dem Schleiftisch 5 ist der Werkstückspindelstock 6 aufgebaut, welcher mit einem Spannzangenkopf 61 ausgestattet ist. Der Spannzangenkopf 61 ist auf einer Pinole aufgenommen, welche um eine CNC-Achse (C-Achse) rotatorisch angetrieben ist. Erfindungsgemäß ist zur Abstützung des zu schleifenden Werkzeugs auf dem Schleiftisch 5 die Lünette mit der Führungsbahn 8 aufgebaut. Des weiteren ist auf dem Schleiftisch 5 die Abrichtvorrichtung 9 mit einem rotatorisch angetriebenen Diamantrad 91 zum Abrichten der verwendeten Schleifscheiben angeordnet. Alle erwähnten Achsen sind als CNC-Achsen ausgebildet.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B der Fig. 1. Dabei ist die HF- Schleifspindel 4 um die A-Achse entgegen der Darstellung in Fig. 1 um 90° nach oben geschwenkt dargestellt. Wie in Fig. 1 sind die X-, Y- und A-Achse jeweils eingezeichnet und symbolisch dargestellt.
Die HF-Schleifspindel 4 ist mit der schwenkbaren Schleifspindeleinheit 3 fest verbunden. Im vorderen Bereich der HF-Schleifspindel 4 werden die Schleifscheiben 41 , 42, 43 aufgenommen, wobei die HF-Schleifspindel 4 so ausgebildet ist, daß sowohl Korund-, CBN- oder Diamant-Schleifscheiben aufgenommen werden können. Zum Schleifen von Werkzeugen aus HSS-Stahl werden als Schleifmittel vorwiegend entweder CBN- oder Korund- Schleifscheiben eingesetzt. Zum Schleifen von Hartmetall (HM) werden vorzugsweise Diamant-Schleifscheiben eingesetzt.
Im vorderen Bereich des Maschinenständers 1 ist der Schleiftisch 5 dargestellt, auf dem die Lünette mit der Führungsbahn 8 befestigt ist. Zur Führung und Abstützung des zu schleifenden Werkzeugs 10 liegt dieses an seinem Umfang an der Führungsbahn der Lünette 8 an. Zum Schleifen von Stirnschneiden, beispielsweise mittels Kegelmantelschliff, wird zur besseren Fühmng des Werkzeugs 10 der Spannhebel 83 in Richtung der Führungsbahn eingeschwenkt. Zur Einstellung der Lage in Abhängigkeit des Durchmessers des zu schleifenden Werkzeugs ist die Lünette und/oder die Führungsbahn in Richtung des Pfeiles 85 manuell einstellbar.
In den Fig. 3 bis 6 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der Lünette, mit der Führungsbahn 8 im Querschnitt bzw. in Draufsicht von der Stirnseite des zu schleifenden Werkzeugs gesehen dargestellt und die vorteilhafte Anwendung der Vorrichtung wird anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel des Schleifens von Spiralbohrern näher erläutert. Dazu ist in den Fig. 3 bis 6 der Aufbau der Lünette im Spannbereich dargestellt.
Das zu schleifende Werkzeug 10 ist im vorliegenden Fall ein Spiralbohrer. Der zu schleifende Spiralbohrer ist im Werkstückspindelstock 6 mittels. einer Spannzange an einem Schaftende eingespannt. Dabei dient die dortige Einspannung nur zur Übertragung von Drehmoment, die Führung wird durch die Lünette mit der Führungsbahn erreicht. Dazu wird der aus der Spannzange frei auskragende Schaft des zu schleifenden Werkzeugs 10 auf der Führungsbahn 8 abgestützt. Die Abstützung des Werkzeugs 10 erfolgt über seine freie Schaftlänge an der Mantelfläche 1 1 bzw. dem Umfang der im wesentlichen kreisförmigen Hüllkurve an zumindest zwei Umfangspunkten der Hüllkurve des zu schleifenden Werkzeugs 10 an zumindest wei inneren Seitenflächen der Führungsbahn, welche im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 bis 6 im wesentlichen eine Prismenform als Querschnitt aufweist. Die Anlage an zwei Umfangspunkten bildet eine „spielfreie" Führung des zu schleifenden Werkzeugs 10. Die Führungsbahn kann aus HSS bestehen, oder mit Hartmetallleisten oder PKD- Leisten bestückt ausgeführt sein. Wie bereits zu Fig. 2 beschrieben, kann eine noch bessere Führung und Andrücken des zu schleifenden Werkzeugs 10 dadurch erreicht werden, daß, falls die Schleifscheibe nicht in dem entsprechenden Bereich arbeitet, ein Spannhebel 83 in diesem Bereich eingeschwenkt wird, so daß das zu schleifende Werkzeug zwischen drei Umfangspunkten, welche im Querschnitt gesehen in Form eines Dreiecks um den Umfang des zu schleifenden Werkzeugs verteilt angeordnet sind, spielfrei geführt bzw. gespannt werden kann.
Im Gegensatz dazu ist bei der Führung des zu schleifenden Werkzeugs in einer Hülse gemäß dem Stand der Technik in dieser Hülse immer ein gewisses Spiel von ca. 0,01 - 0,02 mm zwischen der Hülseninnenseite und dem zu schleifenden Werkzeug vorhanden, so daß das Werkzeug an einem einzigen Punkt bzw. über seine Länge linienförmig an der Innenseite der Hülse anliegt. Dieser Berührpunkt bzw. diese Berührlinie und deren Richtung steht in direktem Zusammenhang mit der Schleifrichtung und er bzw. sie wird sich immer auf der gegenüberliegenden Seite des Schleifeingriffes befinden, da die Kraft sich von dort gradlinig an dem entsprechenden Punkt bzw. der entsprechenden Linie gegen die führende Hülse abstützt. In einer Hülse gemäß dem Stand der Technik wird das zu schleifende Werkzeug also nur bedingt abgestützt und nur in einem Punkt geführt. Die Radialkraft wird als Geometriefehler akzeptiert. Somit wird auch die Standzeit des Werkzeugs, welches das eigentlich zu schleifende Werkzeug bearbeitet, durch die nicht 100%ige Einspannung und Führung des zu schleifenden Werkzeugs verringert. Fig. 3 zeigt, wie ein zu schleifendes Werkzeug erfindungsgemäß mit eingeschwenktem Spannhebel 83 über seine Schaftlänge gespannt und geführt ist. Die linienförmigen Anlagen sind durch die Punkte Al l, A12 und A13 dargestellt. Das radiale Verdrehen des zu schleifenden Werkzeugs 10 erfolgt während der Bearbeitung durch die C-Achse des Werkstückspindelstockes 6. Das Spannen des zu schleifenden Werkzeugs 10 erfolgt über die Spannzange 61. Diese muß dabei mit der Führungsbahn exakt fluchten. Die Länge der Führungsbahn wird durch die Länge des zu schleifenden Werkzeugs, die Nutenform, die Nutenlänge und die Steigung der gewendelten Nuten bestimmt. Die Nutensteigung hat in der Art Einfluß, daß zumindest eine komplette Nutenwendel durch die Länge der Führungsbahn überdeckt sein muß. Es ist jedoch möglich, die Lünette mit der Führungsbahn und/oder den Spannhebel auch in Richtung der Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs verschiebbar zu gestalten, um somit die Bearbeitung überlanger Spiralbohrer bzw. allgemein überlanger genuteter Werkzeuge zu ermöglichen.
In der Einspannung gemäß Fig. 3 können die stirnseitigen Schneiden eines Spiralbohrers beispielsweise im Kegelmantelschliff mittels der Schleifscheibe 41 geschliffen werden.
Fig. 4 zeigt die Führungsbahn der Lünette 8 mit geöffnetem Spannhebel 83 (nicht dargestellt), wobei die von der Schleifscheibe aufgebrachten Zerspanungskräfte das zu schleifende Werkstück 10 beim gezeigten Nutenschleifen auf zwei Berührungslinien an die Führungsbahn drücken. So wird auch ohne den Spannhebel 83 eine sichere und spielfreie Lage des zu schleifenden Werkzeugs während des Schleifens garantiert. Im vorliegenden Fall erfolgt das Schleifen mittels der Schleifscheibe 43, welche entsprechend dem zu schleifenden Steigungswinkel der Nuten zur Lage der Längsachse 1 1 des zu schleifenden Werkzeugs verschwenkt ist. In Fig. 5 ist das Schleifen des Rückens eines Spiralbohrers dargestellt, wobei die Bearbeitung mittels der Schleifscheibe 41 erfolgt. Die Lage der Mittelachse der HF-Schleifspindel 4 ist dabei vorzugsweise achsparallel zur Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs 10.
In Fig. 6 ist das Ausspitzen der Querschneide des zu schleifenden Werkzeugs, in diesem Falle des Spiralbohrers, 10 dargestellt, wobei dieser Arbeitsschritt mit der Schleifscheibe 42 ausgeführt wird. Die Bearbeitung erfolgt dabei an der Stirnseite bzw. Spitze des Spiralbohrers, so daß zur Klemmung des zu schleifenden Werkzeugs der Spannhebel 83 wieder eingeschwenkt ist.
Alle in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Arbeitsschritte sind nur schematisch angedeutet und die Bearbeitung wird durch die Linien in Draufsicht auf die Stirnseite des zu schleifenden Werkzeugs bzw. Spiralbohrers verdeutlicht. Zu sehen ist auch die im wesentlichen kreisförmige Hüllkurve des Werkzeugs. Die Arbeitsschritte erfolgen dabei alle in einer Aufspannung.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schleifen von genuteten Werkzeugen mit einer im wesentlichen kreisförmigen Hüllkurve, insbesondere wendelgenutete
Werkzeuge, mittels Schleifscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lünette zur Führung des zu schleifenden Werkzeugs eine Führungsbahn (8) mit zumindest zwei inneren Seitenflächen aufweist, welche jeweils in Ebenen im wesentlichen parallel zur Längsachse des zu schleifenden
Werkzeugs (10) verlaufen und einen Winkel zur Aufnahme des zu schleifenden Werkzeugs einschließen, wobei das zu schleifende Werkzeug zumindest mit zwei Umfangspunkten (Al l, AI 2) der im wesentlichen kreisförmigen HüUkurve jeweils zumindest an zwei der inneren Seitenflächen der Führungsbahn (8) anliegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannhebel (83) zum Andrücken des zu schleifenden Werkzeugs (10) in Richtung der Führungsbahn (8) einschwenkbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspnich 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Lünette und/oder der Führungsbahn (8) in Abhängigkeit vom Durchmesser des zu schleifenden Werkzeugs (10) bezüglich der Lage der Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel in Abhängigkeit vom Durchmesser des zu schleifenden Werkzeugs (10) veränderbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Schleifen von Werkzeugen (10) aus HSS ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Schleifen von Werkzeugen (10) aus Hartmetall ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (8) aus HSS besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (83) aus HSS besteht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (8) zumindest eine Oberfläche aus Hartmetall aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (83) zumindest eine Oberfläche aus Hartmetall aufweist.
1 1. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (8) zumindest eine Oberfläche aus. polykristallinem
Diamant (PKD) aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8 oder nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (83) zumindest eine Oberfläche aus polykristallinem Diamant (PKD) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheiben Korund-Schleifscheiben sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheiben CBN-Schleifscheiben sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheiben Diamant-Schleifscheiben sind.
16. Verfahren zum Schleifen von genuteten Werkzeugen mit einer im wesentlichen kreisförmigen Hüllkurve, insbesondere von wendelgenuteten Werkzeugen, welche derartig aufgespannt werden, daß eine Lünette mit einer Führungsbahn, die zumindest zwei innere Seitenflächen aufweist, welche jeweils in Ebenen im wesentlichen parallel zur Längsachse des zu schleifenden Werkzeugs verlaufen und einen Winkel zur Aufnahme des zu schleifenden Werkzeugs einschließen, das zu schleifende Werkzeug zumindest an zwei Umfangspunkten, welche jeweils zumindest an zwei der inneren Seitenflächen der Führungsbahn anliegen, führt, und das zu schleifende Werkzeug mittels zumindest einer Schleifscheibe beim Schleifen der Nuten in die Führungsbahn angedrückt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das zu schleifende Werkzeug beim Schleifen von Rücken mittels zumindest einer Schleifscheibe in die Führungsbahn angedrückt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei beim Schleifen von Stirnschneiden das zu schleifende Werkzeug zusätzlich mit einem Spannhebel in die Führungsbahn angedrückt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Stirnschneiden, Nuten und Rücken in einer Nufspannung geschliffen werden.
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