Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Belastungsgrenze eines einzurichtenden Schleifprozesses gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 und ein Schleifwerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 13.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Arten von Schleifprozessen bekannt, wobei insbesondere das sog. Wälzschleifen aufgrund seiner hohen Wirtschaftlichkeit und der vergleichsweise guten resultierenden Bauteilqualität im industriellen Umfeld verbreitet ist. Die zum Wälzschleifen verwendeten Schleifwerkzeuge umfassen oftmals Schleifkörper aus sog. abrichtbaren Schneidstoffen, wie etwa keramisch gebundenem Korund. Derartige Schleifkörper besitzen den Vorteil, dass stumpf gewordene Schleifkörner während des Schleifens ausbrechen und darunterliegende scharfe Schleifkörner eine neue Oberfläche bilden. Um die Schleifprozesse möglichst effizient und wirtschaftlich zu gestalten, ist neben einer hohen Präzision auch ein möglichst hoher Materialabtrag pro Zeiteinheit gefordert. Eine Grenze hinsichtlich des möglichen Materialabtrags wird jedoch dort erreicht, wenn mit derart hohen Zerspanvolumina geschliffen wird, dass das Schleifwerkzeug an der Kontaktfläche zum Werkstück lokal derart hohe Temperaturen erzeugt, dass thermische Gefügeschädigungen am Werkstück auftreten. Diese Gefügeschädigungen sind allgemein als Schleifbrand bekannt. Weiterhin wird bei derart hohen Zerspanvolumina auch das Schleifwerkzeug selbst so stark beansprucht, dass ein massenweises Ausbrechen von Schleifkörnen resultiert. Dies wiederum beeinträchtigt die Qualität des Werkstücks weiter, insbesondere in Form von sog. Winkel-, Lage- und Formfehlern.

In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 101 04 777 A1 ein Verfahren zum Bestimmen optimaler Schleifbedingungen. Gemäß der DE 101 04 777 A1 wird dazu für ein gegebenes Schleifwerkzeug eine Vielzahl von Schleifversuchen mit jeweils unterschiedlichen Parametern getestet und die jeweilige Schleifleistung ermittelt. Aus den so ermittelten Schleifleistungsdaten wird dann eine topographische Karte erzeugt, welche diejenigen Kombinationen von Prozessvariablen identifiziert, bei welchen mit dem gegebenen Schleifwerkzeug optimale Schleifleistungsergebnisse erhalten werden.

Aus der EP 0 472 844 B1 ist ein Verfahren zum Vermeiden von thermischen Überbeanspruchungen beim Schleifen bekannt. Dazu wird die thermische Beanspruchung eines Werkstücks durch einen Vergleich eines Istwerts mit einem Referenzwert ermittelt. Bei dem Istwert und dem Referenzwert handelt es sich um Temperaturen, welche indirekt über eine geometrische Formänderung des Werkstücks während des Schleifens bestimmt werden. Der Referenzwert wird dabei unter denselben Parametern des Schleifvorgangs mit einer Schleifscheibe an einem identischen Werkstück ermittelt. Mit einem derartigen Referenzversuch wird festgestellt, bei welcher Temperatur an der Schleiffläche Schleifbrand entsteht.

Die EP 2 347 856 A2 offenbart ein Verfahren zur Auslegung eines Profilschleifprozesses unter Berücksichtigung eines Grenzwerts. Dazu wird aus einem Abtrag eines Aufmaßes des Werkstücks sowie aus einer Geometrie des Werkstücks und aus einer Vorschubgeschwindigkeit ein erforderlicher Leistungsbedarf ermittelt. Der so ermittelte Leistungsbedarf wird dann mit einem technologischen Grenzwert verglichen, wobei ein Zustellbetrag und die Vorschubgeschwindigkeit so gewählt werden, dass ihr mathematisches Produkt, multipliziert mit einer Korrekturfunktion, kleiner oder gleich dem technologischen Grenzwert ist.

Die bekannten Verfahren sind jedoch insofern nachteilbehaftet, als dass die einmal ermittelten optimalen Schleifparameter bzw. Referenzwerte bzw. Grenzwerte nicht auf andere Schleifwerkzeuge oder Werkstücke übertragen werden können. Somit müssen gemäß dem Stand der Technik die optimalen Schleifparameter bzw. Referenzwerte bzw. Grenzwerte jeweils neu ermittelt werden, was jedoch eine Vielzahl von Testschleifvorgängen erfordert und daher vergleichsweise zeit- und kostenintensiv ist.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen einer Belastungsgrenze eines einzurichtenden Schleifprozesses vorzu- schlagen und insbesondere die Anzahl der erforderlichen Testschleifvorgänge zum Bestimmen der Belastungsgrenze zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren zum Bestimmen einer Belastungsgrenze eines einzurichtenden Schleifprozesses gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Belastungsgrenze eines einzurichtenden Schleifprozesses, wobei die Belastungsgrenze eine größtmögliche Schleifbelastung darstellt, bei welcher gerade noch keine thermische Gefügeschädigung eines Werkstücks auftritt, umfassend die Schritte:

- Erfassen von ersten Schleif belastungskenngrößen während eines ersten

Testschleifens von Werkstücken und

- Erfassen von zweiten Schleifbelastungskenngrößen während eines zweiten Testschleifens von Werkstücken.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich aus durch die Schritte:

- Bestimmen eines ersten zweidimensionalen Kennwerts aus den ersten

Schleifbelastungskenngrößen,

- Bestimmen eines zweiten zweidimensionalen Kennwerts aus den zweiten

Schleifbelastungskenngrößen,

- Bestimmen einer Korrelation des ersten Kennwerts mit dem zweiten Kennwert und

- Bestimmen der Belastungsgrenze aus der Korrelation und aus Informationen über einen bekannten Schleifprozess.

Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Belastungsgrenze für den einzurichtenden Schleifprozess vergleichsweise schnell und kostengünstig bestimmt werden kann. Erfindungsgemäß kann nämlich das gemäß dem Stand der Technik notwendige Testschleifen einer Vielzahl von Werkstücken mit einer jeweils vergleichsweise feinen Variation der Schleifparameter vorteilhaft auf das Testschleifen von einigen wenigen Werkstücken, z.B. von zehn Werkstücken, reduziert werden. Die Erfindung nutzt dabei die neue Erkenntnis, dass aus einem bisher unbekannten Zusammenhang zwischen der Korrelation und den Informationen über den bekannten Schleifprozess die Belastungsgrenze des einzurichtenden Schleifprozesses z.B. rechnerisch bestimmt werden kann. Beispielsweise können die Informationen über den bekannten Schleifprozess prozessunabhängige Schleifparameter beschreiben.

Vorzugsweise umfassen das erste Testschleifen und das zweite Testschleifen jeweils fünf einzelne Schleifvorgänge.

Unabhängig von der tatsächlichen Anzahl der umfassten Schleifvorgänge des ersten und des zweiten Testschleifens, wird bevorzugt ein einzelner Schleifvorgang jeweils an einem einzelnen Werkstück ausgeführt.

Die Belastungsgrenze bezeichnet, wie beschrieben, im Sinne der Erfindung einen Grenzwert der Schleifbelastung, der gerade noch nicht zu einer thermischen Gefügeschädigung bzw. einem geometrischen Qualitätsverlust eines zu schleifenden Werkstücks führt. Die Schleifbelastung ist dabei im Wesentlichen proportional zur

Schleifleistung, also zu derjenigen mechanischen Leistung, mit welcher der Schleifprozess erfolgt. Je höher die Schleifbelastung bzw. die Schleifleistung ist, desto höher ist auch die Wärmeentwicklung an der Schleiffläche des Schleifwerkzeugs bzw. an der geschliffenen Fläche des Werkstücks. Wenn die Wärmeentwicklung einen Grenzwert, nämlich die Belastungsgrenze, überschreitet, so entstehen thermische Gefügeschädigungen am Werkstück, die dessen Qualität herabsetzen. Andererseits reduziert sich mit zunehmender Schleifbelastung bzw. Schleifleistung jedoch der Zeitaufwand für den Schleifprozess, so dass der Durchsatz an Werkstücken pro Zeiteinheit erhöht wird. In der Regel ist es daher wünschenswert, nahe an der Belastungsgrenze zu schleifen, um zum Einen die Werkstückqualität nicht zu beeinträchtigen und zum Anderen einen möglichst großen Werkstückdurchsatz zu erzielen.

Unter einem einzurichtenden Schleifprozess wird im Sinne der Erfindung ein Schleifprozess verstanden, dessen optimale Schleifparameter noch nicht bekannt sind und noch ermittelt werden müssen. Bei dem bekannten Schleifprozess handelt es sich hingegen bevorzugt um einen Schleifprozess, dessen Schleifparameter und die mit diesen Schleifparametern erzeugte Werkstückqualität bekannt sind. Es muss sich bei dem bekannten Schleifprozess jedoch nicht notwendigerweise um einen Schleifprozess an Werkstücken mit derselben Geometrie oder aus demselben Material handeln wie bei den Werkstücken des einzurichtenden Schleifprozesses. Ebenso muss der bekannte Schleifprozess nicht zwingend mit einem identischen Schleifwerkzeug wie der einzurichtende Schleifprozess ausgeführt werden.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Werkstücke metallische Werkstücke, insbesondere metallische Zahnräder, sind.

Die Korrelation ist bevorzugt eine prozessspezifische Korrelation, welche zumindest durch das Material und die Geometrie des Werkstücks geprägt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste und das zweite Testschleifen mit voneinander abweichenden Schleifbelastungen erfolgen. Dies ermöglicht vorteilhaft das Identifizieren individueller Einflüsse auf die Schleifbelastungskenngrößen, wie etwa Material, Materialabtrag bzw. Geometrie.

Weiterhin bevorzugt erfolgt das zweite Testschleifen mit einer gegenüber dem ersten Testschleifen erhöhten oder reduzierten Vorschubgeschwindigkeit. Die Schleifbelastung wird in diesem Fall also über die Vorschubgeschwindigkeit variiert. Alternativ kann die Schleifbelastung z.B. auch über die sog. Zustellung oder das sog. Zeitspanvolumen eingestellt werden.

Ebenso ist es auch möglich und bevorzugt, mehr als nur ein erstes und ein zweites Testschleifen von Werkstücken auszuführen und dabei jeweils Schleifbelastungskenngrößen zu erfassen. Beispielsweise kann auch ein drittes, viertes und fünftes Testschleifen von Werkstücken erfolgen. Schließlich ist es auch möglich und bevorzugt, mehr als nur einen ersten und einen zweiten Kennwert zu bestimmen. Beispielsweise kann auch ein dritter, vierter und fünfter Kennwert bestimmt werden, wobei jedoch aus jedem einzelnen Testschliefen von Werkstücken bevorzugt nur ein einzelner Kennwert bestimmt wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Informationen über den bekannten Schleifprozess eine relative Belastungsgrenze des bekannten Schleifprozesses umfassen, wobei die relative Belastungsgrenze das Verhältnis eines Schleifbelastungsverlusts und einer Schleifbelastungskenngröße darstellt und wobei der Schleifbelastungsverlust aus einer Differenz einer früher erfassten Schleifbelastungskenngröße und einer später erfassten Schleifbelastungskenngröße bestimmt ist. Wie sich gezeigt hat, kann aus der solcherart bestimmten und bekannten relativen Belastungsgrenze eines bekannten Schleifprozesses über die erfindungsgemäß bestimmte Korrelation die Belastungsgrenze des einzurichtenden Schleifprozesses vergleichsweise einfach rechnerisch bestimmt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein erster Schleifbelastungsverlust einen ersten Achsenwert des ersten zweidimensionalen Kennwerts bezeichnet und eine der ersten Schleifbelastungs- kenngrößen einen zweiten Achsenwert des ersten zweidimensionalen Kennwerts bezeichnet, wobei das Bestimmen des ersten Schleifbelastungsverlusts aus einer Differenz einer früher erfassten ersten Schleifbelastungskenngröße und einer später erfassten ersten Schleifbelastungskenngröße erfolgt und dass ein zweiter Schleifbelastungsverlust einen ersten Achsenwert des zweiten zweidimensionalen Kennwerts bezeichnet und eine zweite Schleifbelastungskenngröße einen zweiten Achsenwert des zweiten zweidimensionalen Kennwerts bezeichnet, wobei das Bestimmen des zweiten Schleifbelastungsverlusts aus einer Differenz einer früher erfassten zweiten Schleifbelastungskenngröße und einer später erfassten zweiten Schleifbelastungskenngröße erfolgt. Somit kann also aus den Schleifbelastungskenngrößen zunächst der Schleifbelastungsverlust und schließlich die zur Bestimmung der Korrelation notwendigen Kennwerte bestimmt werden. Die solcherart bestimmten Kennwerte ermöglichen ein schnelles und zuverlässiges Bestimmen der Belastungsgrenze. Die Achsenwerte sind dabei jeweils die Werte auf der x-Achse bzw. auf der y-Achse, d.h., die x-Werte bzw. die y-Werte der Kenngrößen. Insbesondere ist jeweils der Schleifbelastungsverlust der Wert auf der y-Achse und jeweils die Schleifbelastungs- kenngröße ist der Wert auf der x-Achse.

Besonders bevorzugt ist die jeweils früher erfasste Schleifbelastungskenngröße, welche u.a. zur Berechnung des Schleifbelastungsverlusts herangezogen wird, der Wert auf der x-Achse bzw. der x-Wert der Kenngrößen.

Da während des ersten und des zweiten Testschleifens mit zunehmender Anzahl von geschliffenen Werkstücken bzw. mit zunehmender Anzahl von Schleifvorgängen eine verschleißbedingte Abnahme der Schleifleistung und damit der Schleifbelastung eintritt, wird bei dem jeweils früher geschliffenen Werkstück durch den Schleifvorgang mehr Material abgetragen als bei dem jeweils später geschliffenen Werkstück. Entsprechend ist die Schleifbelastung bei dem jeweils früher geschliffenen Werkstück größer als bei dem jeweils später geschliffenen Werkstück. Da die Schleifbelas- tungskenngrößen die jeweilige Schleifbelastung beschreiben, ist die während eines Testschleifens jeweils früher erfasste Schleifbelastung größer als die während desselben Testschleifens später erfasste Schleifbelastung.

Der Schleifbelastungsverlust ist somit ein Maß für den absoluten Verlust der Schleifbelastung aufgrund von Werkzeugverschleiß.

Als Maß für die Schleifbelastung und damit für den Schleifbelastungsverlust kann beispielsweise das in einem Schleifvorgang abgetragene Material berücksichtigt werden. Das abgetragene Material kann z.B. durch eine Gewichtsmessung oder durch ein Messen der geometrischen Eigenschaften der Werkstücke erfolgen.

Es hat sich gezeigt, dass die Abnahme der Schleifbelastung über eine Vielzahl von Schleifvorgängen zunehmend geringer wird und schließlich einen weitestgehend konstanten Wert erreicht. In diesem Zustand brechen die stumpf gewordenen

Schleifkörner regelmäßig aus dem Schleifkörper aus und werden durch darunterlie- gende, scharfe Schleifkörner ersetzt. Es stellt sich also ein dynamisches Gleichgewicht ein.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die früher erfasste erste bzw. zweite Schleifbelas- tungskenngröße jeweils eine Schleifbelastung eines zuerst geschliffenen Werkstücks bzw. eines zuerst ausgeführten Schleifvorgangs während des ersten bzw. zweiten Testschleifens beschreibt.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die später erfasste erste bzw. zweite Schleifbelas- tungskenngröße jeweils eine Schleifbelastung eines zuletzt geschliffenen Werkstücks bzw. eines zuletzt ausgeführten Schleifvorgangs während des ersten bzw. zweiten Testschleifens beschreibt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Korrelation des ersten Kennwerts mit dem zweiten Kennwert eine prozessspezifische Gerade durch den ersten Kennwert und den zweiten Kennwert ist. Eine Gerade stellt eine vergleichsweise einfache, weil lineare, Korrelation der zwei Kennwerte dar. Die sog. Geradengleichung ist dabei von der Form

y = a x + b,

wobei a und b prozessspezifische Konstanten sind. Da mit den zwei Kennwerten zwei Punkte auf der Geraden bekannt sind, können auch die prozessspezifischen Konstanten a und b rechnerisch ermittelt werden. Ebenso können die prozessspezifischen Konstanten a und b aber auch graphisch ermittelt werden.

Da, wie beschrieben, der Schleifbelastungsverlust bevorzugt den y-Wert eines Kennwerts darstellt und die Schleifbelastungskenngröße bevorzugt den x-Wert Kennwerts darstellt, kann die Geradengleichung auch in der Form

AQ = aQ + b

geschrieben werden, wobei AQ für den Schleifbelastungsverlust steht und Q die Schleifbelastungskenngröße darstellt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste und die zweite Schleifbelastungskenngröße jeweils ein Zeitspan- volumen und/oder eine Zerspannungsdicke und/oder ein Maschinensignal sind. Diese physikalischen Größen haben sich als sinnvoll erwiesen, um sie als Schleifbelas- tungskenngröße zum Bestimmen der Belastungsgrenze heranzuziehen.

Bei dem Zeitspanvolumen handelt es sich bevorzugt um ein sog. flächenbezogenes Zeitspanvolumen.

Ebenso bevorzugt handelt es sich bei der Zerspanungsdicke um eine sog. äquivalente Zerspannungsdicke.

Das Maschinensignal ist bevorzugt ein elektrischer Strom oder eine elektrische Leistung.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste und die zweite Schleifbelastungskenngröße jeweils ein bezogenes Zeitspanvolumen sind. Das bezogene Zeitspanvolumen eignet sich vergleichsweise gut als Schleifbelastungskenngröße, da es vergleichsweise schnell und präzise ermittelbar ist.

Das bezogene Zeitspanvolumen bestimmt sich dabei beispielsweise über den Zusammenhang

Qw ⁼ 3e ' Vw

in der Einheit mm ² /s. Q _w ' steht für das bezogene Zeitspanvolumen, a _e für die Zustellung in der Einheit mm und v _w steht für die Vorschubgeschwindigkeit, ebenfalls in der Einheit mm.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Testschleifen für jedes Werkstück jeweils einen Schruppschnitt umfasst und für das letzte Werkstück zusätzlich einen Schlichtschnitt umfasst und dass das zweite Testschleifen für jedes Werkstück jeweils einen Schruppschnitt umfasst und für das letzte Werkstück zusätzlich einen Schlichtschnitt umfasst. Eine derartige Zusammensetzung des ersten und des zweiten Testschleifens, d.h. das Ausführen einer Vielzahl von Schruppschnitten und ein Ausführen eines den Schleifvor- gang abschließenden Schlichtschnitts, hat sich als vergleichsweise effektiv und realitätsnah für das Bestimmen der Belastungsgrenze erwiesen.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das erste und das zweite Testschleifen jeweils fünf Schruppschnitte umfassen und jeweils mit einem Schlichtschnitt enden. Dies hat sich als besonders effizient und präzise beim erfindungsgemäßen Bestimmen der Belastungsgrenze erwiesen.

Unter einem Schruppschnitt wird erfindungsgemäß ein Diagonalschleifverfahren verstanden, bei welchem ein Schleifwerkzeug, z.B. eine Schleifschnecke, nicht ausschließlich eine Drehbewegung relativ zum Werkstück ausführt, sondern zusätzlich eine Längsbewegung relativ zum Werkstück ausführt, so dass insgesamt aus der Sicht des Schleifwerkzeugs eine Diagonalbewegung relativ zum Werkstück erfolgt.

Unter einem Schlichtschnitt wird erfindungsgemäß hingegen ein Schleifverfahren verstanden, bei dem keine Längsbewegung des Schleifwerkzeugs erfolgt. Hier findet ausschließlich eine Drehbewegung des Schleifwerkzeugs relativ zum Werkstück statt.

Ganz besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass bei der Bestimmung der Schleif- belastungskenngröße nur Schruppschnitte berücksichtigt werden. Dementsprechend können die Schleifbelastungskenngrößen z.B. ausschließlich während des Ausführens der Schruppschnitte erfasst werden. Dies gewährleistet eine sinnvollere Vergleichbarkeit der Schleifbelastungskenngrößen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass beim Bestimmen der Belastungsgrenze aus der Korrelation und aus den Informationen über den bekannten Schleifprozess berücksichtigt wird, dass relative Belastungsgrenzen des einzurichtenden Schleifprozesses und des bekannten Schleifprozesses identisch sind. Dabei wird also auf die überraschende Erkenntnis zurückgegriffen, dass die relative Belastungsgrenze einen werkstückunabhängigen und konstanten Relativwert darstellt. Dieser Relativwert lässt sich vorteilhaft zum Be- stimmen der gesuchten Belastungsgrenze des einzurichtenden Schleifprozesses heranziehen.

Somit kann die Gleichung

P»Grenze = AQGrenze/QGrenze = (aQGrenze + b)/QGrenze

aufgestellt werden, wobei Rorenze die relative Belastungsgrenze aus den Informationen des bekannten Schleifprozesses ist. Dies ermöglicht nun durch Einsetzen der prozessspezifischen Konstanten a und b ein Auflösen der Gleichung nach Qorenze, der gesuchten Belastungsgrenze des einzurichtenden Schleifprozesses.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Werkstücke vor dem ersten und/oder dem zweiten Testschleifen vorgeschliffen werden. Somit können Härteverzüge und Aufmaßschwankungen ausgeglichen werden, was in der Folge zu einer vergleichsweise präziseren Bestimmung der Schleifbelastungskenngrößen führt. Dies wiederum führt zu einer präziseren Bestimmung der Belastungsgrenze.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schleifprozess ein Wälzschleifprozess ist. Wälzschleifprozesse ermöglichen Schleifvorgänge mit hoher Schleifleistung und entsprechend mit hoher thermischer Belastung. Insofern ist es hier von besonderer Bedeutung, die Belastungsgrenze, also die Grenze der thermischen Belastbarkeit der Werkstücke, zu kennen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schleifprozess ein Verzahnungsschleifprozess ist. Beim Verzahnungsschleifen, d.h., beim Schleifen z.B. von Zahnrädern, ist eine vergleichsweise große Präzision notwendig, um möglichst passgenaue Bauteile zu erzeugen. Gleichzeitig ist der Schleifaufwand vergleichsweise groß. Insofern bieten sich hier durch das erfindungsgemäße Verfahren besondere Vorteile, da die Belastungsgrenze gemäß der Erfindung schnell und präzise bestimmbar ist und somit der größtmögliche Durchsatz an Werkstücken erzielbar ist, ohne dabei Qualitätseinbußen hinzunehmen. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass nach dem letzten Schruppschnitt und vor dem Schlichtschnitt eine Längsverschiebung des Schleifkörpers des Schleifwerkzeugs derart stattfindet, dass der Schlichtschnitt an einer bereits zuvor für einen Schruppschnitt verwendeten Schleifwerkzeugstelle ausgeführt wird. Somit bestimmt also der Zustand der entsprechenden Schleifwerkzeugstelle nach dem Schruppschnitt den Ausgangszustand der Schleifwerkzeugstelle für den Schlichtschnitt. Es hat sich gezeigt, dass dies dazu beiträgt, den Verschleiß des Schleifwerkzeugs zu reduzieren ohne den Durchsatz an Werkstücken merklich zu reduzieren.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schleifwerkzeug, umfassend einen Schleifkörper, einen Antrieb für den Schleifkörper und ein Steuergerät. Das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass das Schleifwerkzeug zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Dies führt zu den bereits beschriebenen Vorteilen.

Das Steuergerät umfasst bevorzugt einen elektronischen Speicher, auf welchem ein Computerprogrammprodukt abrufbar und ausführbar abgelegt ist, wobei das Computerprogrammprodukt bei seiner Ausführung das Schleifwerkzeug veranlasst, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Das Computerprogrammprodukt beschreibt also das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines Algorithmus.

Weiterhin umfasst das Steuergerät bevorzugt ein elektronisches Rechenwerk, welches das Computerprogrammprodukt ausführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Schleifwerkzeug handelt es sich bevorzugt um ein Wälzschleifwerkzeug, welches für Verzahnungsschleifprozesse geeignet ist.

Der Schleifkörper ist dabei bevorzugt als Schleifschnecke ausgebildet, wobei unter einer Schleifschnecke ein im Wesentlichen zylinderförmiger Schleifkörper verstanden wird.

Der Antrieb des Schleifwerkzeugs ist bevorzugt als elektromotorischer Antrieb ausgebildet, wobei jedoch auch verbrennerkraftgetriebene Antriebe denkbar sind. Bevorzugt umfasst das Schleifwerkzeug eine Haltevorrichtung für das jeweils zu bearbeitende Werkstück, wobei die Haltevorrichtung dazu ausgebildet sein kann, dass Werkstück z.B. durch Klemmen, Einspannen oder Stecken zu halten. Ebenso denkbar ist jedoch auch jede andere Form des Haltens. Die Haltevorrichtung kann weiterhin dazu ausgebildet sein, das Werkstück mit einer konstanten bzw. definierten Kraft gegen den Schleifkörper zu pressen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Schleifkörper aus keramisch gebundenem Korund besteht. Ein Schleifkörper aus keramisch gebundenem Korund besitzt den Vorteil, dass durch vorhergegangene Schleifprozesse abgestumpfte Körner des Schleifkörpers beim weiteren Schleifen aus dem Schleifkörper ausbrechen und somit ständig neue und scharfe Körner für die folgenden Schleifprozesse zur Verfügung stehen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs,

Fig. 2 schematisch den Unterschied zwischen Schruppschnitten und Schlichtschnitten,

Fig. 3 beispielhafte Schleifbelastungskenngrößen während eines Testschleifens und

Fig. 4 eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Schleifwerkzeug 1 , welches einen Schleifkörper 2, einen Antrieb 3, ein Steuergerät 4 und eine nicht dargestellte Haltevorrichtung zum Halten der zu schleifenden Werkstücke umfasst. Der Schleifkörper 2 ist beispielsgemäß als sog. Schleifschnecke, d.h. im Wesentlichen als zylinderförmiger Schleifkörper, ausgebildet und besteht aus keramisch gebundenem Korund. Der Antrieb 3 ist ein elektromotorischer Antrieb, welcher sowohl eine Rotationsbewegung des Schleifkörpers 2 als auch eine Längsbewegung des Schleifkörpers 2 kontrolliert. Dazu besteht der Antrieb 3 beispielsgemäß aus zwei Teilantrieben 3a und 3b, wobei der Teilantrieb 3a die Rotationsbewegung kontrolliert und der Teilantrieb 3b die Längsbewegung kontrolliert. Das Steuergerät 4 seinerseits umfasst einen elektronischen Speicher 5 und ein elektronisches Rechenwerk 6, wobei das elektronische Rechenwerk 6 auf Datenebene derart mit dem elektronischen Speicher 5 verbunden ist, dass das elektronische Rechenwerk 6 Daten aus dem Speicher 5 abrufen kann, diese Daten ausführen kann sowie auch Daten auf dem Speicher 5 ablegen kann. Auf dem Speicher 5 ist insbesondere ein Computerprogrammprodukt elektronisch abgelegt, welches vom Rechenwerk 6 ausgeführt werden kann. Das Computerprogrammprodukt ist dabei derart ausgebildet, dass es bei seiner Ausführung durch das Rechenwerk 6 das Schleifwerkzeug 1 veranlasst, das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Belastungsgrenze für einen einzurichtenden Schleifprozess auszuführen. Über eine Steuerleitung 7 ist das Steuergerät 4 mit dem Antrieb 3 verbunden. Bei den ersten und zweiten Schleifbelastungskenngrößen, welche vom Steuergerät 4 erfasst werden, handelt es sich beispielsgemäß um die elektrische Leistung, die vom Antrieb 3 aufgenommen wird.

Fig. 2 zeigt schematisch den Unterschied zwischen Schruppschnitten und Schlichtschnitten. Dazu ist der Schleifkörper 2 dargestellt, auf welchem die relative Bewegung des Werkstücks (nicht dargestellt) zum Schleifköroper 2 während des Schleifens für drei Schruppschnitte durch die Pfeile 10, 1 1 und 12 angezeigt wird sowie für zwei Schlichtschnitte durch die Pfeile 13 und 14 angezeigt wird. Wie zu sehen ist, zeigen die Pfeile 10, 1 1 und 12 diagonal nach oben, da die zugehörigen Schruppschnitte sowohl eine vom Teilantrieb 3a kontrollierte Rotationsbewegung als auch eine vom Teilantrieb 3b kontrollierte Längsbewegung umfassen. Im Gegensatz dazu zeigen die Pfeile 13 und 14 gerade nach oben, da die zugehörigen Schlichtschnitte ausschließlich aus einer vom Teilantrieb 3a kontrollierten Rotationsbewegung bestehen. Entsprechend sind die Schleifbelastungen und damit einhergehend die Schleif- belastungskenngrößen und der Werkzeugverschleiß bei den Schruppschnitten jeweils größer als bei den Schlichtschnitten.

Fig. 3 zeigt beispielhafte Schleifbelastungskenngrößen während eines ersten Testschleifens 20, eines zweiten Testschleifens 21 und eines dritten Testschleifens 22 von Werkstücken im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die x-Achse stellt dabei in fortlaufender Nummerierung die Nummer n des jeweiligen Schleifvorgangs dar und die y-Achse stellt die jeweils erfasste Schleifbelastungskenngröße in der Einheit W dar. Wie zu sehen ist, ist der Wert der während des ersten Testschleifens

20 bzw. des zweiten Testschleifens 21 bzw. des dritten Testschleifens 22 jeweils zuerst erfassten Schleifbelastungskenngröße am größten, da der Schleifkörper hier noch keinen Verschleiß aufweist. Der Wert der während des ersten Testschleifens 20 bzw. des zweiten Testschleifens 21 bzw. des dritten Testschleifens 22 jeweils zuletzt erfassten Schleifbelastungskenngröße ist hingegen stets deutlich kleiner als die jeweils vorausgehenden Werte. Dies wird dadurch verursacht, dass die ersten fünf Schleifvorgänge während des ersten Testschleifens 20 bzw. des zweiten Testschleifens 21 bzw. des dritten Testschleifens 22 beispielsgemäß jeweils Schruppschnitte sind und der letzte, d.h. der sechste, Schleifvorgang jeweils ein Schlichtschnitt ist. Beispielsgemäß werden das erste Testschleifen 20, das zweite Testschleifen 21 und das dritte Testschleifen 22 an jeweils noch unbenutzten, also neuwertigen und damit noch nicht abgenutzten Stellen ein und desselben Schleifkörpers 2 geschliffen. Dies bedeutet also, dass jeweils sechs Schleifvorgänge während des ersten Testschleifens 20 bzw. des zweiten Testschleifens 21 bzw. des dritten Testschleifens 22 ausgeführt werden. Jeder Schleifvorgang erfolgt dabei an einem eigenen Werkstück. Nach dem Abschluss des ersten Testschleifens 20 bzw. des zweiten Testschleifens

21 bzw. des dritten Testschleifens 22 werden die geschliffenen Werkstücke auf Anzeichen von thermischen Gefügeschädigungen, die durch die Schleifvorgänge verursacht wurden, untersucht. Bei dieser Untersuchung zeigt sich beispielsgemäß, dass die während des zweitens Testschleifens 21 geschliffenen Werkstücke durch die Schleifvorgänge verursachte thermische Gefügeschädigungen aufweisen. Die wäh- rend des zweiten Testschleifens erfassten Schleifbelastungskenngrößen werden daher nicht zum erfindungsgemäßen Bestimmen der Belastungsgrenze herangezogen. Im weiteren Verlauf werden nun der erste und dritte Schleifbelastungsverlust bestimmt, indem jeweils die Differenz der während jedes Testschleifens 20 und 22 zuerst erfassten Schleifbelastungskenngröße und der letzten bei einem Schruppschnitt erfassten Schleifbelastungskenngröße gebildet wird. Dies bedeutet also, dass jeweils die Differenzen der bei den Schleifvorgängen 1 und 5, 13 und 17 erfassten Schleifbelastungen gebildet werden. Diese Differenzen stellen den ersten bzw. dritten Schleifbelastungsverlust dar. Es soll hier zum besseren Verständnis ergänzt werden, dass der im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 als„dritter Schleifbelastungsverlust" bezeichnete Schleifbelastungsverlust den„zweiten Schleifbelastungsverlust" im Sinne der Erfindung darstellt, da das zweite Testschleifen beispielsgemäß zu Schleifbrand geführt hat und daher die eigentlichen zweiten Schleifbelastungskenngrößen verworfen werden.

Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Flussdiagramms. In Verfahrensschritt 30 erfolgt ein erstes Testschleifen von fünf Bauteilen mit einer ersten Schleifbelastung, wobei die ersten vier Bauteile ausschließlich je einem Schruppschnitt unterworfen werden und das fünfte Bauteil sowohl einem Schruppschnitt als auch einem Schlichtschnitt unterworfen wird. Im folgenden Schritt 31 erfolgt ein zweites Testschleifen von weiteren fünf Bauteilen mit einer zweiten Schleifbelastung, wobei auch hier die ersten vier Bauteile ausschließlich je einem Schruppschnitt unterworfen werden und das fünfte Bauteil sowohl einem Schruppschnitt als auch einem Schlichtschnitt unterworfen wird. Die zweite Schleifbelastung ist gegenüber der ersten Schleifbelastung beispielsgemäß um 30 % erhöht. Zeitlich parallel zu Schritt 30 werden in Schritt 32 die ersten Schleifbelastungskenngrößen der während des ersten Testschleifens geschliffenen Werkstücke erfasst. Genauso werden zeitlich parallel zu Schritt 31 in Schritt 33 die zweiten Schleifbelastungskenngrößen der während des zweiten Testschleifens geschliffenen Werkstücke erfasst. In Verfahrensschritt 34 wird aus der Differenz der in Schritt 32 zuerst erfassten Schleifbelastungskenngröße und der in Schritt 32 als fünfte Schleifbelastungskenngröße erfassten Schleifbelastungskenngröße der erste Schleifbelastungsverlust berechnet. Entsprechend wird in Schritt 35 aus der Differenz der in Schritt 33 zuerst erfassten Schleifbelastungskenngröße und der in Schritt 34 als fünfte Schleif belastungskenngröße erfassten Schleifbelastungskenngröße der zweite Schleifbelastungsverlust berechnet. In Schritt 36 wird aus dem ersten Schleifbelas- tungsverlust und der in Schritt 32 zuerst erfassten ersten Schleifbelastungskenngröße die erste zweidimensionale Kenngröße bestimmt, wobei der erste Schleifbelastungsverlust als x-Wert der ersten Kenngröße und die in Schritt 32 zuerst erfasste erste Schleifbelastungskenngröße als y-Wert der ersten Kenngröße herangezogen werden. In Schritt 37 wird aus dem zweiten Schleifbelastungsverlust und der in Schritt 33 zuerst erfassten zweiten Schleifbelastungskenngröße die zweite zweidimensionale Kenngröße bestimmt, wobei der zweite Schleifbelastungsverlust als x- Wert der zweiten Kenngröße und die in Schritt 33 zuerst erfasste zweite Schleifbelastungskenngröße als y-Wert der zweiten Kenngröße herangezogen werden. Im folgenden Schritt 38 wird nun eine Korrelation des ersten und des zweiten Kennwerts in Form einer Geraden durch die beiden Kennwerte bestimmt. Dazu wird die allgemein bekannte Geradengleichung in der Form

y = a x + b

herangezogen, wobei a und b prozessspezifische Konstanten sind und wobei der erste und der zweite Kennwert auf der Geraden liegen. Die rechnerische Bestimmung der prozessspezifischen Konstanten a und b erfolgt nun in Schritt 39, indem der erste und der zweite Kennwert jeweils in die Geradengleichung eingesetzt werden. Dazu kann die Geradengleichung in der Form

für den ersten Kennwert und in der Form

AQ ₂ = aQ ₂ + b

für den zweiten Kennwert geschrieben werden. AQi bzw. AQ ₂ stellen dabei den ersten bzw. zweiten Schleifbelastungsverlust dar und Qi bzw. Q ₂ stellen dabei die erste bzw. zweite Schleifbelastungskenngröße dar. Die prozessspezifischen Konstanten a und b sind in beiden Gleichungen identisch, da es sich um die gleichen Werkstücke und dasselbe Schleifwerkzeug handelt. Im folgenden Schritt 40 wird nun eine bekannte relative Belastungsgrenze eines anderen, bereits bekannten Schleifprozesses herangezogen, um aus dieser bekannten relativen Belastungsgrenze und den in Schritt 39 bestimmten prozessspezifischen Konstanten a und b die Belastungsgrenze für den einzurichtenden Schleifprozess zu bestimmen. Bei dem bereits bekannten Schleifprozess handelt es sich beispielsgemäß um einen dem einzurichtenden Schleifprozess sehr ähnlichen Schleifprozess, da jeweils identische Werkstücke, nämlich metallische Zahnräder mittels Wälzschleifens durch Schleifkörper aus keramisch gebundenem Korund, geschliffen werden. Zur Bestimmung der Belastungsgrenze wird berücksichtigt, dass die relative Belastungsgrenze für den einzurichtenden Schleifprozess und den bekannten Schleifprozess identisch ist. Diese relative Belastungsgrenze stellt einen werkstückunabhängigen und konstanten Relativwert dar. Somit kann die Gleichung

RGrenze = AQi _: Grenze/Ql, Grenze = (aQi , Grenze + b)/Qi , Grenze aufgestellt werden, wobei Rcrenze die relative Belastungsgrenze darstellt. In Schritt 41 wird diese Gleichung nach Q _: Grenze aufgelöst und anschließend G Grenze berechnet, womit die Belastungsgrenze für den einzurichtenden Schleifprozess bestimmt ist.

Bezuqszeichen

Schleifwerkzeug

Schleifkörper

Antrieb

Teilantrieb

Steuergerät

elektronischer Speicher

elektronisches Rechenwerk

Steuerleitung

Schruppschnitt

Schruppschnitt

Schruppschnitt

Schlichtschnitt

Schlichtschnitt

erstes Testschleifen

zweites Testschleifen

drittes Testschleifen

erstes Testschleifen

zweites Testschleifen

Erfassen der ersten Schleif belastungskenngrößen

Erfassen der zweiten Schleif belastungskenngrößen

Bestimmen des ersten Schleifbelastungsverlusts

Bestimmen des zweiten Schleifbelastungsverlusts

Bestimmen der ersten zweidimensionalen Kenngröße

Bestimmen der zweiten zweidimensionalen Kenngröße

Bestimmen der Korrelation

Bestimmen der prozessspezifischen Konstanten

Heranziehen einer bekannten relativen Belastungsgrenze

Bestimmen der Belastungsgrenze