VERFAHREN ZUM HINTERSCHLEIFEN DER SCHNEIDZäHNE VON

GEWINDEBOHRERN, GEWINDEFORMERN UND äHNLICHEN WERKZEUGEN, UND SCHLEIFMASCHINE ZUR DURCHFüHRUNG DES

VERFAHRENS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hinterschleifen der Schneidzähne von Gewindebohrern, Gewindeformern und ähnlichen Werkzeugen gemäß den Merkmalen a bis d des Anspruchs 1. Dabei soll der Begriff „Schneidzahn" auch die Profilformer der Gewindeformer umfassen.

Derartige Verfahren gehören zum Stand der Technik.

Beispielsweise wurde in der CH-PS 413 637 eine hierzu geeignete Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine Steuerwelle sich ständig in derselben Richtung dreht. An der Steuerwelle sind zwei gleich ausgebildete Steuerscheiben mit Nocken vorgesehen. Die Nocken der beiden Steuerscheiben sind um 180 Grad zueinander versetzt. An jeder der beiden Steuerscheiben liegt eine Abgriffsrolle an, wobei diese über ein Parallelogramm-Hebelgestänge miteinander gekoppelt sind. Die Abtastbewegung der Abgriffsrollen wird über ein weiteres Hebelgestänge auf eine exzentrische Lagerung der Schleifspindel übertragen. Je nach Stellung der Nocken an den Steuerscheiben wird die exzentrische Lagerung der Schleifspindel verdreht, so dass eine rotierende Schleifscheibe mehr oder weniger stark an dem zu schleifenden Werkzeug anliegt. Auf diese Weise wird zunehmend ein Hinterschliff an einem Schneidzahn des Werkzeugs ausgebildet. Hierbei entspricht eine vollständige Umdrehung der Steuerwelle und damit auch der Steuerscheiben dem Schleifvorgang an einem Schneidzahn. Zum übergang auf den nächsten Schneidzahn ist ein Eilrücklauf vorgesehen, bei dem beide Abgriffsrollen vorübergehend von den Steuerscheiben abheben.

Eine derartige direkte mechanische Abtastung und übertragung arbeitet verhältnismäßig träge. Nachteilig ist zudem, dass die Kontur der Steuerscheiben auf die Hinterschnitt-Kontur eines einzigen Schneidzahns abgestellt ist. Wenn ein Gewindebohrer, Gewindeformer oder ähnliches Werkzeug mit einer abweichenden Hinterschnitt-Kontur geschliffen werden soll, muss die Steuerscheibe ausgewechselt werden. Bei den Steuerscheiben handelt es sich aber um hochpräzise Maschinenteile, die sehr genau bearbeitet sein müssen und entsprechend teuer sind. Zu dem Zeitverlust beim notwendigen Austausch der Steuerscheiben kommt somit noch der Nachteil hinzu, dass eine größere Anzahl von Steuerscheiben auf Lager gehalten werden muss.

Um diese Nachteile zu verringern, ist gemäß der DE 29 52 610 C2 schon vorgeschlagen worden, anstelle einer Steuerscheibe eine Steuerwalze vorzusehen, deren Oberfläche längs der Walzenachse unterschiedliche Profiltiefen aufweist. Dabei soll die Steuerwalze sogar während des Schleifvorganges axial verstellt werden können. Auf diese Weise sind die Oszillationshübe eines besonderen Hinterschleifkörpers verstellbar, der als Teil des Schleiftisches zusätzlich verstellbar ausgebildet ist. Der Hinterschleifkörper liegt mittels einer Abtastrolle an der Steuerwalze an und wird von dieser unmittelbar verstellt. Mit der Schleifmaschine gemäß der DE 29 52 610 C2 kann zwar schon der Hinterschleifbetrag während des Schleifens kontinuierlich verstellt werden. Aber auch hier dreht sich die Antriebswelle der Steuerwelle kontinuierlich, und die Steuerwalze muss auswechselbar sein. Zwar können an der Steuerwalze mehrere Steuernocken ausgebildet sein, wobei deren Zahl der Zahl der Schneidzähne an dem zu schleifenden Werkzeug entspricht. Zur Anpassung an unterschiedliche geforderte Hinterschleifformen ist aber auch bei der Schleifmaschine gemäß der DE 29 52 610 C2 ausdrücklich vorgesehen, dass verschiedene Typen von Steuerwalzen gegeneinander ausgewechselt werden. Hierzu ist eine besondere Abhebevorrichtung vorgesehen. Außerdem ist ein Getriebe mit Wechselrädern erforderlich, die je nach Bedarf gegeneinander auszutauschen sind.

Der Nachteil von zeitraubenden Umbau- und Austauschvorgängen in Verbindung mit der Lagerhaltung von hochpräzisen Austauschteilen bleibt also auch bei der Maschine gemäß der DE 29 52 610 C2 bestehen.

Schließlich ist es aus der DE 41 30 736 A1 bekannt, eine Schleifspindel an einem Drehtisch in zwei zueinander senkrechten Richtungen verstellbar zu führen. Zum Erzeugen eines Hinterschliffs an einem fest eingespannten Werkstück wird die Schleifspindel mit einer rotierenden Schleifscheibe durch ein Führungslineal zwangsweise gesteuert. Zum Erzeugen von unterschiedlichen Hinterschliff-Konturen muss aber auch hier das Führungslineal unterschiedlich profiliert, also auswechselbar sein.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren derart zu verbessern, dass eine trägheitsarme Steuerung möglich ist und dass ohne den zeitraubenden Austausch und eine kostspielige Lagerhalterung von hochpräzisen Steuerteilen die Ausbildung von unterschiedlichen Hinterschliff-Konturen mit unterschiedlichen Abmessungen bei kurzer Bearbeitungszeit möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren, das die Gesamtheit der im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem sich die Steuerscheiben oder -walzen stets in derselben Richtung drehen, erfolgt gemäß der Erfindung die Abtastung der Steuerkontur in einer rotierenden Oszillationsbewegung. Hierbei wird für jeden Schneidzahn ein Abtasten mit Hin- und Rückdrehung über einen begrenzten Umfangswinkel der Steuerkontur vorgesehen. Durch dieses oszillierende Abtasten nur über einen begrenzten Ausschnitt einer glatt und kontinuierlich verlaufenden Steuerkontur wird das Abheben eines Abtastgliedes mit den dadurch verbundenen Gefahren des Ratterns oder Vibrierens vermieden.

Die Auswahl des Umfangswinkels aus dem gesamten Umfangsbereich der

Steuerkontur stellt eine erste Möglichkeit dar, für einen Schneidzahn eine bestimmte Hinterschliff- bzw. Hinterschnitt-Kontur festzulegen. Eine weitere

Gestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass die Drehgeschwindigkeiten der rotierenden Abtastbewegung und des Werkzeugs in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Beispielsweise kann ein kleiner Umfangsabschnitt der Steuerkontur langsam abgetastet werden oder ein größerer Abschnitt der Umfangskontur mit erhöhter Geschwindigkeit abgetastet werden. Je nachdem wird eine andere Hinterschnitt-Kontur an dem Schneidzahn zustande kommen, wobei die Hinterschnitt-Kontur in einem oder mehreren Durchgängen erfolgen kann.

Zur weiteren Ausgestaltung dieses Verfahrens wird in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die Drehgeschwindigkeiten der rotierenden Abtastbewegung und des Werkzeugs betrieblich variabel sind. Der Betreiber einer bestimmten Schleifmaschine kann also vor Beginn der Fertigung ein bestimmtes Drehzahlverhältnis auswählen und seine Maschine entsprechend einstellen, wobei das Drehzahlverhältnis bzw. die Geschwindigkeiten frei programmierbar sind. Auf diese Weise sind mit einer einzigen in der Maschine vorhandenen Steuerkontur vielfache Variationsmöglichkeiten für die Hinterschnitt-Kontur gegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch weiter perfektioniert, dass gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Steuerkontur des Rotationskörpers nach Art einer Sammelkurve die Ausgangswerte für zahlreiche mögliche Hinterschnitt-Konturen umfasst. Zum Erzielen einer bestimmten Hinterschnitt- Kontur ist es somit nur erforderlich, einen bestimmten Umfangsabschnitt der Steuerkontur festzulegen, in dem die Abtastung erfolgen soll. Für jeden zu hinterschleifenden Schneidzahn muss dann nur noch eine rotierende Hin- und Herbewegung in eben diesem ausgewählten Abschnitt der Steuerkontur erfolgen.

Die Nachteile des Auswechseins und der Lagerhaltung von präzisen Austauschteilen sind damit endgültig beseitigt.

Für die Abtastbewegung in einer rotierenden Oszillation gibt es vielfältige

Gestaltungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann der Rotationskörper feststehen und mit einer umlaufenden Lichtquelle oder magnetisch an seinem

Umfang abgetastet werden. Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht darin, dass der steuernde Rotationskörper als rotierende Steuerscheibe mit einem als Steuerkontur wirksamen Umfang nach Art eines Steuerkammes ausgebildet ist. Ein derartiger Steuerkamm ist somit ein langgezogener Steuernocken, der die verschiedenen Möglichkeiten zur Gestaltung der Hinterschnitt-Kontur (Steuerkurve) gespeichert hat. Zum Erzielen einer bestimmten Hinterschnitt-Kontur an einem Schneidzahn wird ein begrenzter Drehwinkel aus dem Steuerkamm ausgewählt. Dieser Steuerkamm kann vorzugsweise mechanisch, grundsätzlich aber gleichfalls optisch oder elektronisch abgetastet werden. Aus der Abtastbewegung gewonnene Steuersignale und/oder Stellkräfte bestimmen dann über die übliche elektronische Auswerte- und Steuereinrichtung die gegenseitige Bewegung der Schleifscheibe und des Werkzeugs in der Verlaufsrichtung der Schneidzähne aufeinander zu und voneinander weg. Bevorzugt wird aber eine direkte mechanische übertragung. Auf diese Weise wird die Hinterschnittkontur der Schneidzähne zuverlässig, präzise und schnell festgelegt.

Die Erfindung betrifft auch eine Schleifmaschine nach Art einer Universal- Rund-/Unrundschleifmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5. Zur Lösung der schon eingangs genannten Aufgabe ist dabei eine Schleifmaschine vorgesehen, welche die Gesamtheit der in dem Anspruch 6 angegebenen Merkmale aufweist.

Wesentlich ist auch für die Schleifmaschine, dass eine rotierende Steuerscheibe mit ihrem Steuerkamm durch einen oszillierenden Drehantrieb über einen auswählbaren Winkelbereich hin- und herbewegt wird.

Für die maschinelle Einrichtung zum Erzielen der zusätzlichen Verstellbewegung zwischen der Schleifscheibe und dem zu schleifenden

Werkzeug gibt es verschiedene Möglichkeiten. Hierzu kann auf die

Schleifspindel, deren Welle oder auf ein zusätzlich bewegliches Teil an dem

Schleiftisch eingewirkt werden, wobei dieses zusätzliche Teil die

Spannvorrichtung für das zu hinterschleifende Werkzeug enthält. Wesentlich ist stets die Abstimmung zwischen einem bestimmten Bereich des

Steuerkammes an der Steuerscheibe, den Drehzahlen der Steuerscheibe einerseits und des Werkzeugs andererseits im Hinblick auf die angestrebte besondere Hinterschnitt-Kontur.

Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Die hierzu beigefügten Figuren zeigen das Folgende:

Figur 1 ist ein Blick von oben auf eine Schleifmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Figur 2 zeigt das Prinzip der Abtastung, wie es erfindungsgemäß ausgeführt wird.

Figur 3 erläutert den Zusammenhang zwischen der Zahl der Schneidzähne und den Nuten an einem Gewindebohrer.

Bei der Maschine gemäß Figur 1 ist auf einem Maschinenbett 1 ein Schleifspindelstock 2 vorgesehen, der eine Schleifspindel 3 mit einer rotierenden Schleifscheibe 4 trägt. Der Schleifspindelstock 2 kann auch um eine lotrechte Achse schwenkbar sein.

Das Maschinenbett 1 trägt außerdem einen Schleiftisch 5, der in seiner Längsrichtung - wie üblich - verstellbar ist (Z-Achse). An dem Schleiftisch 5 befindet sich ein für sich bewegliches Tragteil 6, das an dem Schleiftisch 5 senkrecht zu der Achse Z, also in Richtung der üblichen X-Achse zusätzlich verstellbar ist. Das Tragteil 6 trägt den Werkstückspindelstock 7 und den Reitstock 8, zwischen denen beispielsweise ein Gewindebohrer oder ein ähnliches Werkzeug 9 eingespannt ist. Das Werkzeug 9, das hier erst entsteht, ist in diesem. Fall zugleich das Werkstück. Das Werkzeug 9 verläuft somit gleichfalls in der Z-Achse und wird zugleich um seine Längsachse, die übliche C-Achse, gesteuert gedreht.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Rotationsebene der

Schleifscheibe 4 genau senkrecht zu der Längsachse des Werkzeugs 9. Das muss aber nicht so sein; die schon erwähnte Möglichkeit, den

Schleifspindelstock 2 um eine lotrechte Achse zu drehen, erlaubt auch ein schräges Anstellen der Schleifscheibe 4 an das Werkzeug 9. Umgekehrt könnte auch der Schleiftisch schräg zur Achse der Schleifspindel 3 angestellt werden. In jedem Fall verläuft die Schleifscheibe relativ zum Werkzeug in der Verlaufsrichtung der entstehenden Schneidzähne 16 und der Nuten 17 (Figur 3).

Mit einer elektronischen Steuereinrichtung 10 werden die Drehbewegungen des Werkzeugs 9 und der Schleifscheibe 4 sowie die Zustellbewegung der Schleifscheibe 4 gegenüber dem Werkzeug 9 aufeinander abgestimmt, so dass die gewünschte Bewegung in der Verlaufsrichtung der Nuten 17 und Schneidzähne 16 zustande kommt.

Figur 2 erläutert das Prinzip der Steuerung. Es ist eine Steuerscheibe 11 mit einem Steuerkamm 12 vorgesehen, die drehbar gelagert ist und durch einen trägheitsarmen hochpräzisen Antrieb in eine rotierende Oszillationsbewegung versetzt wird. Die Oszillation erfolgt über einen frei wählbaren, größeren oder kleineren Drehwinkel, der in Figur 2 mit α bezeichnet ist. In Analogie zu den üblichen Achsbezeichnungen beim Schleifvorgang wird die Drehachse der Steuerscheibe 1 1 mit A bezeichnet. Die Kontur des Steuerkamms 12 wird durch eine Abtasteinrichtung 13 abgetastet, die mechanisch, optisch oder elektronisch arbeiten kann und das gewonnene Abtastsignal über eine

Signalleitung 14 an die schon erwähnte elektronische Steuereinrichtung 10 überträgt. Alternativ zur Darstellung gemäß Fig. 2 ist aber eine direkte mechanische übertragung von der Kontur des Steuerkamms 12 auf die

Zustellbewegung der Schleifscheibe besonders vorteilhaft.

Die wechselnde Drehrichtung der Steuerscheibe 11 ist mit dem Drehrichtungspfeil 15 bezeichnet.

Wenn an einem bestimmten Gewindebohrer, Gewindeformer oder ähnlichem Werkzeug 9 die Schneidzähne 16 ihren Hinterschliff erhalten sollen, wird zunächst aus dem Steuerkamm 12 ein bestimmter Winkelabschnitt α ausgesucht, der am besten der gewünschten Hinterschnitt- Kontur des Schneidzahnes 16 entspricht. Das Hinterschleifen der Schneidzähne 16

erfolgt dann synchron mit der Abtastung des ausgewählten Winkelbereiches α an dem Steuerkamm 12. Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass die Abtastung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit erfolgen kann. Eine stark wechselnde Hinterschnitt-Kontur lässt sich zum Beispiel dadurch erzielen, dass ein größerer Winkelbereich α mit höherer Geschwindigkeit abgetastet wird; ebenso ist ein eher „ruhiger" Verlauf der Hinterschnitt-Kontur zu erzielen, indem ein kleinerer Abschnitt langsam abgefahren wird. Wenn die Schleifscheibe 4 das Ende des Schneidzahnes 16 erreicht und in die Nut 17 zwischen den Schneidzähnen 16 übertritt, ist auch die Abtastung des Winkelbereiches α beendet; die Ausgangsstellung von Werkzeug 9 und Schleifscheibe 4 wird wieder hergestellt, und die Steuerscheibe 11 wechselt ihre Drehrichtung und kehrt gleichfalls in die Ausgangsstellung zurück. Der Vorgang wird für den nächsten Schleifzahn 16 wiederholt.

Zur besseren Anschauung sind in Figur 3 noch einmal die Verhältnisse am Querschnitt eines Gewindebohrers dargestellt. Es wechseln die Schneidzähne 16 mit Nuten 17 ab, und der Hinterschnitt besteht darin, dass die Rücken der Schneidzähne 16 nach innen von einer umhüllenden Kreiskontur 18 abweichen. Für den Verlauf des Zahnrückens 19, also die Hinterschnitt- Kontur, sind zahlreiche Variationen möglich.

Bezuqsziffernliste

1 Maschinenbett

2 Schleifspindelstock

3 Schleifspindel

4 Schleifscheibe

5 Schleiftisch

6 Tragteil

7 Werkstückspindelstock

8 Reitstock

9 Werkzeug (Werkstück)

10 elektronische Steuereinrichtung

11 Steuerscheibe

12 Steuerkamm

13 Abtasteinrichtung

14 Signalleitung 15 Drehrichtungspfeil

16 Schneidzahn

17 Nut

18 umhüllende Kreiskontur

19 Zahnrücken

A Drehachse der Steuerscheibe

C Drehachse des Werkzeugs

X Zustellrichtung senkrecht zur Werkzeugachse

Z Verstellachse in Längsrichtung des Werkstückes α ausgewählter, steuerwirksamer Winkelbereich der Steuerscheibe