DE2422940A1

DE2422940A1 - Vorrichtung zur beendigung der zustellbewegung eines rotierenden, von einer werkzeugspindel getragenen werkzeuges, insbesondere einer schleifscheibe

Info

Publication number: DE2422940A1
Application number: DE2422940A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Merkel; Friedrich Schnell; Ewald Dipl Ing Weber
Original assignee: Waldrich Siegen Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
Current assignee: Waldrich Siegen Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
Priority date: 1974-05-11
Filing date: 1974-05-11
Publication date: 1975-12-04
Also published as: DE2422940B2; US3978624A

Description

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89 Augsburg 22, den ^* 5·

PATENTANWÄLTE Rilkestraße 10

DR. ING. E. LIEBAU Unser Zeichen ^G-^Lb/N

(Bei Rückantwort bitte angeben)

DIPL.ING. G.LIEBAU

Ihr Zeichen

Werkz eugma s chinenfabr ik Adolf Waldrich Coburg 86J0 Coburg/Bay. Hahnweg 116

Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von einer Werkzeugspindel getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von einer Werkzeugspindel getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe, bei Erreichen eines vorbestimmten geringen Abstandes zwischen Werkzeugwirkumfang und Werkstückoberfläche.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken mit spanabhebenden rotierenden Werkzeugen muß die Zustellbewegung des Werkzeuges möglichöt bei Erreichen eines vorbestimmten geringen Abstandes zwischen Werkzeugwirkfläche und Werkstückoberfläche beendet werden, damit dann unter Berücksichtigung dieses vorbestimmten Abstandes die endgültige Zustellung des Werkzeuges um den gewünschten Betrag vorgenommen werden kann. Ferner ist es auch erwünscht, daß die zur Zeitersparnis möglichst im Eilgang erfolgende Zustellbewegung bei Erreichen eines bestimmten Ab-

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Standes von Eilgang auf Schleichgang umgeschaltet und dann die Zustellung bei Erreichen eines bestimmten noch geringeren Abstandes zwischen Werkzeugwirkumfang und Werkstückoberfläche die Zustellbewegung beendet wird. Eine Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung ist besonders bei Schleifscheiben von Nutzen, da sich diese bekanntlich abnutzen und dann abgerichtet werden müssen. Nach dem Abrichten weisen sie einen kleineren Durchmesser auf, wobei die Korrektur dieses Durchmesserunterschiedes bei erneuter Zustellung nach dem Abrichten sehr zeitraubend ist, falls es nicht gelingt, die Zustellung des Schleifscheibenvorschubes so abzustellen, daß der Wirkumfang der Schleifscheibe einen vorbestimmten Abstand von der Werkstückoberfläche einnimmt.

Es sind mechanisch wirkende Abstellvorrichtungen bekannt, bei denen der Zustellweg über ein das Werkstück berührendes Tastsystem erfaßt wird. Dazu gibt es auch eine Vorrichtung bei der das Tastsystem mit der Pinole einer Abrichteinrichtung verbunden ist, so daß die durch den Abrichtvorgang bedingte Verminderung des Schleifscheibendurchmessers kompensiert wird (DT-OS 2 135 4-73)· Jedoch ist dieses mechanische System gegen Verschleiß, nämlich Spiel in bewegten Teilen, und gegen Verschmutzung auch des Werkstückes anfällig. Anstellfehler des Tasters auf der Werkstückoberfläche können zu Ungenauigkeiten führen.

Eine andere (aus der DT-PS 1 107 553) bekannte Abstellvorrichtung bedient sich eines dünnen Fühlerbandes aus Metall, Kunststoff, Wachspapier und dgl., dessen eines Ende über eine Klemmeinrichtung mit einem auf die Zustellung einwirkenden Schalter verbunden ist. Das Fühüsrband wird auf das zu bearbeitende Werkstück gelegt. Beim Annähern der Schleifscheibe wird das Fühlerband zwischen Schleifscheibe und Werkstück

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gezogen und dabei über den elektrischen Schalter der Zustellantrieb abgeschaltet. Die Stärke des Fühlerbandes bestimmt den Abstand zwischen Werkzeugwirkfläche und Werkstückoberfläche. Die Bedienung dieser tragbaren Vorrichtung ist jedoch umständlich, da sie stets erst zu der Schleifstelle gebracht werden muß, wobei ein Kabel über das die Vorrichtung mit der Schalttafel oder dem Schaltschrank der Maschine verbunden sein muß die Handhabung erschwert. Außerdem muß das Fühlerband von Hand zwischen Werkstück und Schleifscheibe gehalten werden, was gerade beim Profilschleifen zu Schwierigkeiten führen kann. Schließlich ist es erforderlich nach jeder Zustellung ein neues Stück Fühlerband in die Klemmvorrichtung einzuklemmen, da dieses Fühlerband bei Berührung der Schleifscheibe abgerissen wird.

Es gibt auch Abstellvorrichtungen, bei denen der Zustellantrieb abgeschaltet wird, sobald die Schleifscheibe das zu bearbeitende Werkstück berührt hat (DT-OS 2 044 083, 2 045 und Funkenindikator 9176 der Fa. CEJ Forster, Bad Nauheim). Bei diesen Vorrichtungen ist es jedoch von Nachteil, daß die Schleifscheibe sich schon in Eingriff mit dem Werkstück befinden muß, um eine die Zustellung beeinflussende Information liefern zu können. Berücksichtigt man den bei Vorschubantrieben infolge der Massenkräfte vorhandenen Nachlaufweg, so ergeben sich für diese Vorrichtungen beschränkte Einsatzgebiete, wie etwa das Schruppschleifen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von einer Werkzeugspindel getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe zu schaffen, die bei einfachem Aufbau ohne mechanische Hilfssysteme oder sonstige Zusatzgeräte und ohne Berührung des Werkstückes eine exakte Abstellung der Zustellbewegung bei Erreichen eines vorbestimmten ge-

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ringen Abstandes zwischen Werkzeugwirkfläche und Werkstückoberfläche mit größtmöglicher Genauigkeit und Betriebssicherheit ermöglicht.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das rotierende Werkzeug mehrere, ihm gegenüber isolierte Leiter aufweist, deren freie Enden am Wirkumfang des Werkzeuges münden, daß mittels eines mit der Werkzeugspindel umlaufenden Spannungswandlers mit Impulscharakteristik zwischen den Leiterenden und der Werkstückoberfläche eine Hochspannung anlegbar ist und daß in dem Primärstromkreis des Spannungswandlers ein auf den Stromkreis der Werkzeugzustellung einwirkender, auf den durch eine Funkenentladung im Hochspannungskreis abgestimmter Schwellwertschalter angeordnet ist, wobei die vom Spannungswandler erzeugte Hochspannung so gewählt ist, daß bei Erreichen des vorbestimmten Abstandes eine Funkenentladung zwischen den Leiterenden und der Werkstückoberfläche erfolgt und durch die dabei im PrimärStromkreis auftretende Spannungsänderung über den Schwellwertschalter die Werkzeugzustellung abgestellt wird.

Die neue Vorrichtung ist äußerst einfach in ihrem Aufbau, betriebssicher und arbeitet mit größtmöglicher Genauigkeit. Unter der Voraussetzung annähernd gleichbleibender Umweltbedingungen, wie Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchtigkeit ist bei gleichbleibender Form der Elektroden - hier der Schleifscheibe bzw. der Leiterenden und des Werkstückes bei einer gegebenen Spannung die Funkenstrecke stets gleich groß. Die Funkenentladung findet also bei gleichbleibender Spannung immer bei einem bestimmten Abstand der Schleifscheibe zum Werkstück statt. Durch Wahl einer geeigneten Spannung kann man also den Abstand bestimmen, bei dem die Funkenentladung und damit auch die Abstellung der Zustellung stattfindet. Die Abstellung der Zustellbewegung erfolgt ohne daß das Werkzeug das Werkstück zur unpssenden Zeit berührt.

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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es auch möglich, bei Annäherung des Werkzeuges auf einen bestimmten ersten Abstand den Eilgang abzuschalten, gleichzeitig auf Schleichgang umzuschalten und dann bei Erreichen eines vorbestimmten geringen Abstandes auch den Schleichgang abzuschalten. Um dies zu erreichen weist der Spannungswandler sekundärseitig mehrere Ausgänge mit unterschiedlichen Spannungswerten auf. Beim Anlegen einer größeren Hochspannung nähert sich die Schleifscheibe bis auf einen bestimmten Abstand, bei dem eine erste Funkenentladung stattfindet und dadurch mittels des Schwellwertschalters gleichzeitig der Eilgang abgeschaltet, der Spannungswandler sowie der Schwellwertschalter auf eine niedrigere Spannungsstufe geschaltet und der Schleichgang eingeschaltet wird. Das Werkzeug nähert sich nun mit geringerer Vorschubgeschwindigkeit dem Werkstück und infolge der niedrigeren Spannung erfolgt nun eine Funkenentladung bei einem geringeren Abstand des Wirkumfanges der Schleifscheibe zum Werkstück. Mit der Funkenentladung wird dann über den Schwellwertschalter auch der Schieichgangvorschub abgeschaltet.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. ■

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Schaltkreises

Fig. 2 einen Axialschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren Schleifscheibe

Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schleifscheibe

Fig. 4- einen Radialschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3

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Bevor auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher eingegangen wird, sei zunächst der Ausdruck "Hochspannung" näher erläutert. Üblicherweise versteht man unter einer Hochspannung eine Spannung von 1 OOOVolt und darüber. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Anmeldung wird Jedoch der Ausdruck Hochspannung für Spannungen über etwa 100 Volt und der Ausdruck Niederspannung für Spannungen unter 100 Volt verwendet. Spannungen unter 100 Volt werden in der Elektrotechnik manchmal auch mit Kleinspannung bezeichnet.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Gleichstrom-Niederspannungsquelle von z. B. 24 Volt bezeichnet, die über einen Widerstand 2 den Primärteil des Spannun^randlers 3 versorgt. Bei dem Spannungswandler 3 handelt es sich um einen Spannungswandler mit Impulscharakteristik, der im Sekundärteil eine pulsierende Gleichspannung oder eine Wechselspannung mit geeigneter Hochspannung erzeugt. Der Spannungswandler 3 ist in der Schleifspindel 4· angeordnet, wobei die Niederspannung in an sich bekannter Weise über Schleifringe 12 oder dgl. zugeführt wird. Der Einbau des Spannungswandlers 3 in der hohlen Schleifspindel 4 erfolgt vor allen Dingen aus Sicherheitsgründen. Die im Sekundärteil des Spannungswandlers erzeugte Hochspannung von z. B. 1 000 - 3 000- Volt braucht deshalb nicht über Schleifringe oder dgl. zugeführt werden. Der Sekundärteil des Spannungswandlers ist einerseits mit Leitern 5 verbunden, die in der Schleifscheibe 6 isoliert gegenüber der Schleifscheibe eingebettet sind und deren freie Enden 5a am Wirkumfang der Schleifscheibe münden und andererseits über einen weiteren Schleifring 13 mit dem Werkstück W. Da die Leitungen 5 gegenüber der Schleifscheibe 6 isoliert sind, wird auf diese Weise zwischen den Leitungsenden 5a und dem Werkstück eine Hochspannung angelegt. Die Schleifscheibe 6 ist gegenüber der Schleifspindel durch die Isolierschicht 7 elektrisch isoliert,

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In dem PrimärStromkreis ist ferner ein Schwellwertschalter 8 angeordnet, der über dem Widerstand 2 den durch die nachstehend beschriebene Funkenentladung bewirkten Spannungsabfall abgreift und der den Schaltschütz 9 betätigt. Der Schaltschütz 9 ist das Ausgangsglied des Meßkreises und liegt im Stromkreis des Zustellantriebes. Die Niederspannungsquelle 1, der Widerstand 2, der Schwellwertschalter 8 und der Schaltschütz 9 sind zweckmäßig im Schleifsupport oder im stationären Teil der Maschine angeordnet.

Nähert sich die Schleifscheibe 6 dem Werkstück W, so erfolgt bei einem bestimmten Abstand X eine Funkenentladung zwischen den Leitungsenden 5a und dem Werkstück. Der Abstand X ist bei einer bestimmten Spannung stets der gleiche. Durch die Funkenentladung im SekundärStromkreis entsteht im Primärstromkreis ein.· Spannungsabfall, der von dem auf einen bestimmten Spannungsverlauf im PrimärStromkreis ausgelegten Schwellwertschalter 8 erfaßt wird. Der Schwellwertschalter 8 wirkt nun seinerseits auf das Schaltschütz 9 so ein, daß der Zustellmotor abgeschaltet wird. Nach einem gewissen Nachlaufweg, der bedingt ist durch die im Vorschubantrieb herrschenden Massenkräfte, kommt die sich weiterhin drehende Schleifscheibe in einem vorbestimmten Abstand gegenüber dem Werkstück W zum Stehen. Da jedoch bei einer bestimmten Maschine und bei einer bestimmten Zustellgeschwindigkeit der Nachlaufweg stets der gleiche ist, kann man diesen Nachlaufweg durch Wahl der geeigneten Hochspannung kompensieren. Ebenso kann durch Wahl einer größeren oder kleineren Hochspannung der Abstand zwischen Wirkumfang der Schleifscheibe und Werkstück bei dem die Schleifscheibe zum Stehen kommt vorbestimmt werden.

Durch Verwendung eines Spannungswandlers, der sekundärseitig mehrere Ausgänge mit unterschiedlichen Spannungswerten auf-

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weist, kann man den Schaltkreis dahingehend erweitern, daß ein bestimmter Zustellweg der Schleifscheibe im Eilgang des Vorschubantriebes zurückgelegt wird, dann auf Schleichgang umgeschaltet wird und schließlich bei Erreichen eines vorbestimmten Abstandes der Vorschubantrieb ganz stillgesetzt wird. Der Ablauf ist dann der, daß beim Eilgang an die Leitungsenden 5a und das Werkstück eine Spannung von beispielsweise 1 000 Volt angelegt wird, so daß tei einem größeren Abstand zwischen Schleifscheibe und Werkstück eine Funkenentladung stattfindet. Diese Funkenentladung wird vom Schwellwertschalter erfaßt, der dann über ein Schaltschütz den Eilgang abschaltet und den Schleichgang einschaltet. Gleichzeitig wird der Spannungwandler auf eine niedrigere Spannungsstufe von beispielsweise 100 Volt geschaltet und auch der Schwellwertschalter auf eine andere Stufe oder auf einen anderen, der verringerten Spannung angepaßten Schwellwertschalter. Die Schleifscheibe bewegt sich dann mit geringerer Zustellgeschwindigkeit auf das Werkstück zu und bei einem vorbestimmten geringeren Abstand erfolgt dann eine zweite Funkenentladung, die dann in der vorbeschriebenen Weise entweder den Schleichgang ganz abschaltet oder auf eine noch geringere Geschwindigkeit und eine noch geringere Spannung des SpannungsWandlers umschaltet. Im Idealfall könnte auf diese Weise das Abschalten des Schleichganges so erfolgen, daß der Vorschubantrieb zum Stillstand kommt, wenn die Wirkfläche der Schleifscheibe gerade das Werkstück berührt.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die im rotierenden Werkzeug angeordneten, gegenüber ihm isolierten Leiter, deren freie Enden am Wirkumfang des Werkzeuges münden. Diese Leiter können in Form eines sich annähernd senkrecht zur Schleifscheibenachse erstreckenden Maschengitters in der Schleifscheibe angeordnet sein. Vorteilhaft ist gemäß Fig. 2 das Maschengitter 5 etwas gegenüber der Schleifscheibenachse geneigt. Das Maschengitter

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führt damit bei Drehung der Schleifscheibe eine taumelnde Bewegung aus und überstreicht bei seinem geringsten Abstand gegenüber der Werkstückoberfläche eine Linie, die annähernd der Breite der Schleifscheibe 6 entspricht. Infolgedessen hat die Breite des zu bearbeitenden Werkstückes keinen Einfluß auf die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Maschengitter 5 kann über eine Steckverbindung 10 mit der zum Spannungswandler 3 führenden Leitung 11 verbunden sein. Die innerhalb der Schleifscheibe angeordneten elektrischen Leiter sollen gegen den Schleifscheibenwerkstoff isoliert sein, um definierte Spannungszustände zu bekommen. Eine Schleifscheibe ist, da meist mit Kühlflüssigkeiten gearbeitet wird, infolge der Porosität befeuchtet und insofern ein undefinierbarer Leiter, selbst wenn bei Zustellungen kurzzeitig ohne Kühlmittel gearbeitet wird.

In Pig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Schleifscheibe 6¹ mit radial verlaufenden isolierten Leitern 5¹ gezeigt, die ebenfalls am Schleifscheibenumfang münden. Hier können mehrere Leiter 5 über die Schleifscheibenbreite angeordnet sein, um eine Unabhängigkeit von der Werkstückbreite zu schaffen.

Es sind noch andere, dem jeweiligen Schleifscheibenprofil angepaßte Leiterführungen denkbar. In jedem Fall müssen die Leiter und das Isolationsmaterial so beschaffen sein, daß

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sie sich gleichmäßig während des Schleifvorganges mit der Schleifscheibe abnutzen und das auf dem Werkstück erzielte Schliffbild nicht beeinträchtigen.

Der Hochspannungsteil könnte gegebenenfalls auch mit Wechselspannung versorgt werden. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip könnte auch für Fräswerkzeuge angewendet werden.

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Claims

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Patente η sprue Il e

( 1. !Vorrichtung zur Beendigung der Zustellbewegung eines rotierenden, von einer Werkzeugspindel getragenen Werkzeuges, insbesondere einer Schleifscheibe, bei Erreichen eines vorbestimmten geringen Abstandes zwischen Werkzeugwirkumfang und Werkstückoberfläche, dadurch gekennzeichnet , daß das rotierende Werkzeug (6, 6¹) mehrere ihm gegenüber isolierte Leiter (5» 5¹) aufweist, deren freie Enden (5a) am Wirkumfang des Werkzeuges münden, daß mittels eines mit der Werkzeugspindel (4) umlaufenden Spannungswandlers (3) mit Impulscharakteristik zwischen den Leitungsenden (5a) und der Werkstückoberfläche eine Hochspannung anlegbar ist und daß in dem PrimärStromkreis des Spannungswandlers ein auf den Stromkreis der Werkzeugzustellung einwirkender, auf den durch eine Funkenentladung im Hochspannungskreis abgestimmter Schwellwertschalter (8) angeordnet ist, wobei die vom Spannungswandler erzeugte Hochspannung so gewählt ist, daß bei Erreichen des vorbestimmten Abstandes eine Funkenentladung zwischen den Leiterenden und der Werkstückoberfläche erfolgt und durch die dabei im Primärstromkreis auftretende Spannungsänderung über den Schwellwertschalter die Werkzeugzustellung abgestellt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß im HochspannungsStromkreis eine gleichstromimpulsförmige Gleichspannung herrscht.

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3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Primärstromkreis mit Niederspannung bis ca. 4-2 Volt betrieben wird.

4·. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Spannungswandler (3) mit seinem Primär- und Sekundärteil mit der Werkzeugspindel (4·) umläuft, während der übrige (Teil des Primärstromkreises stationär bzw. im Schleifsupport angeordnet ist.

$. Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeich net, daß der Spannungswandler (3) in der hohl ausgebildeten Werkzeugspindel (4·) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungswandler (3) sekundärseitig mehrere Ausgänge mit unterschiedlichen Spannungswerten aufweist und entsprechend abgestimmte Schwellwertschalter vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterenden (5, 5¹) über die Wirkbreite des Werkzeuges (6) verteilt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Leiter in Form eines sich annähernd senkrecht zur Schleifscheibenachse erstreckenden Maschengitters (5) in der Schleifscheibe (6) angeordnet sind.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschengitter (5) etwas gegenüber der Schleifscheibenachse geneigt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7» dadurch gekennzeichnet , daß sich die Leiter (5¹) radial in der Schleifscheibe (6¹) erstrecken.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 "bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Leiter an eine Kontaktstelle im Zentrum der Schleifscheibe angeschlossen sind.

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