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    • 专利摘要:

    公开号:WO1985003896A1
    申请号:PCT/CH1985/000021
    申请日:1985-02-07
    公开日:1985-09-12
    发明作者:Werner Ullmann；Harry Neumann；Ulrich Hans Seuser
    申请人:Werner Ullmann；
    IPC主号:B24B35-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren zum Entfernen von Partikeln, die während eines Formen -SchleifVorganges entstehen und sich im Schleifspalt festsetzen .
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von Par¬ tikeln während des SchleifVorganges, welche Partikel beim Schleifen eines Werkstückes mittels eines maschinenange¬ triebenen und vorzugsweise programmgesteuerten Werkzeuges entstehen und sich an der Schi ei ff1 äche des elektrisch isolierende Materialien enthaltenden Werkzeuges festsetzen.
    [0003] Bei der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren, das be¬ sonders für Werkzeugmaschinen entwickelt wurde, die kom¬ plizierte, dreidimensionale Werkstücke schleifen. Das so¬ genannte Formenschleifwerkzeug besitzt die Form, die das Werkzeug nach dem Schi ei fVorgang haben soll. Daher wird das Formenschleifwerkzeug aus leicht formbaren und härtbaren Material hergestellt wie z.B. Polykondensate, Polymerisate und Additionspolymere. In der Schleiffl che werden die Schleifkörper aus hartem Material wie z.B. Korund, Silicium- karbid, kubisches Bornitrit, Diamant usw. eingefügt. Das Werkstück, z.B. aus Graphit ist auf einem Maschinentisch aufgespannt und wird aus dem vollen Stück zu seiner end¬ gültigen Form geschliffen. Hierbei wird das Formenschleif¬ werkzeug, das im Werkzeugkopf der Werkzeugmaschine angeordnet ist, durch einen Vorschub in Richtung und durch einen be- sonderen Antrieb in eine zur Vorschubachse planetäre Be¬ wegung zum Werkstück versetzt. Während des Schleifens setzen sich die abgeschliffenen Oberflächenteilchen des Werkstückes an dem Werkzeug fest und bilden an manchen Stellen der Schleiffläche Schichten. Da diese Schichten an scheinbar willkürlichen Stellen der Schleiffläche sich bilden und langsam und willkürlich wachsen, werden die Präzision und die Abtragsleitung des Schleifens ohne äus- sere Hinweise schlechter. Diese Schichten können so stark anwaehsen, dass die Schleiffläche unwirksam ist. Dies Phänomen führt zu schlechter Arbeitsqualität und zur Zer¬ störung des Werkzeuges oder Werkstückes.
    [0004] Die Erfindung hat die Aufgabe diese Nachteile zu beseitigen. Zur Vorbereitung der Erfindung wurden intensive Studien durchgeführt, die zu dem unerwarteten Ergebnis kamen, dass die abgeschliffenen Teile bzw. Partikeln aus dem Material des Werkstückes durch elektrische Ladungen an der SchTeif- fläche des Formenschleifwerkzeuges sich festsetzen. Diese elektrischen Ladungen entstehen am Werkzeug durch z.B. das Schärfen der Schieiffl äche, durch Windzug bzw. Staub bei der Lagerung des Werkzeuges oder durch ausräumendes Schleifen selbst. Bekanntlich wird das Werkzeug vor dem Schleifvor¬ gang geschärft.
    [0005] Die Schleifwerkzeuge werden oft aus Giessharzen aufgebaut, deren Oberf1 ächenschicht Schlei fkörner enthält. Nach dem Abformen ist die Oberfläche glatt, da die Schleifkörner vollständig im Kunststoff eingebettet sind. Durch Strahlen, z.B. mit Sand oder Glasmehl, wird eine dünne Kunststoff¬ schicht zwischen den Schi eifkörnern herausgelöst, so dass die Körner wohl eingebettet bleiben, aber die Spitzen in der Oberfläche freigelegt sind. Diesen Vorgang nennt man Schärfen des Schleifwerkzeugs. Wegen der Reibung der Sand- oder Glas¬ körner auf der schlecht oder gar nicht leitenden Oberfläche wird diese besonders stark elektrostatisch aufgeladen.
    [0006] Auch während des eigentlichen Forr.enschl ei fVorganges ent¬ stehen durch Reibung immer wiede örtl i ehe elektrostatische Aufladungen. Bekanntlich werden gelegentlich auch Schleif¬ werkzeuge aus Metall oder mit metallischer Bindung verwendet. Infolge hohen Uebergangswiderstandes (Fett, geschmierte Lager etc.) können auch hier die Ladungen nur dann abfliessen, wenn das Potential eine gewisse Spannung erreicht. Dann gibt es Funkenübersprünge oder elektrolytisches Leiten, was zur Beschädigung der Werkzeugmaschine führen kann.
    [0007] Ferner wurde festgestellt, dass die Kräfte zwischen den Molekülen der abgeschl i offenen Partikeln dazu beitragen, ein für das abgeschliffene Material charakteristisches Kristall¬ gitter aufzubauen. Bei diesen Kräften handelt es sich um die bekannten van der Waalsschen Kräfte.
    [0008] Die Aufgabe der Erfindung wird durch das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren gelöst. Die Erfindung wird anhand der in den Zeichnungen dargestellten Schleifeinrichtungen näher erläutert. Es zeigen:
    [0009] Figur 1 eine bekannte Formenschleifmaschine, bei der die Erfindung angewendet wird;
    [0010] Figur 2 eine Schnittdarstellung eines Formenschleif¬ werkzeuges und eines Werkstückes zur Erklärung der Erfindung.
    [0011] ERSATZBLATT Die Figur 1 zeigt den Hydraulikzylinder 1, in dem der Stössel bzw.die Pinole 3 bewegbar angeordnet ist. Am Stössel 3 ist die Stösselpl atte 4 befestigt, die mittels d≥r vier Säulen 8 und den Führungen 6 geführt wird. Von den Säulen sind nur zwei dargestellt. An der unteren Seite der Stössel- platte 4 ist das dreidimensionale Formschleifwerkzeug 5 be¬ festigt. Das Formschleifwerkzeug hat die Raumform, die das Werkstück 9 nach der Bearbeitung haben soll. Das Werkstück 9 besteht im vorliegenden Beispiel aus dem Material Graphit und ist in Blockform als sogenannter Rohling auf dem Arbeits¬ tisch 10 befestigt. Das Werkstück 9 kann auch aus einem anderen Material, wie z.B. Metalle oder deren Legierungen oder aus isolierendem Material wie z.B. Holz bestehen. Der Arbeitstisch 10 ist mit zwei Exzenterantrieben 11 verbun¬ den, die den Arbeitstisch und das Werkstück 9 in die plane- täre bzw. orbitale oder kreisende Bewegung bringen. Die Be¬ wegung findet in den X- und Y-Koordination statt, die senkrecht zu der Vorschubrichtung des Werkzeuges 5 liegen. Das Bedienpult 7 enthält eine grössere Anzahl von Be¬ dienungsorganen. Die Bedienungsperson kann mit diesen Organen die elektronische NC-Steuerung 12, das Aggregat 13 und die im Maschinenuntergestell 15 angeordneten Antriebs¬ motoren betätigen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Bedienungsperson nur in ganz seltenen Fällen in den Ablauf des Arbeitsprozesses eingreift. Normalerweise erfolgt die Bearbeitung vollautomatisch.
    [0012] Der Arbeitsprozess beginnt damit, dass die elektro¬ nische NC-Steuerung 12 über eine ebenfalls im Maschinenunter¬ gestell 15 vorgesehene elektrische oder hydraulische Anlage die Stösselpl atte 4 mit dem Formenschleifwerkzeug 5 in Richtung Werkstück 9 absenkt. Gleichzeitig werden die beiden* Exzenter-Antriebe 11 von der NC-Steuerung 12 in Betrieb ge-
    [0013] ERSATZBLATT setzt. Sie treiben den Arbeitstisch 10 und das Werkstück 9 in eine kreisende Bewegung. Der Betrag der Exzentrizität wird von der NC-Steuerung bestimmt. Das Werkstück 9 erhält durch diese Bewegung zum Formschleifwerkzeug 5 die gewünschte Raumform. Im Laufe der Bearbeitung bewegt sich das Werkzeug 5 mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit immer mehr in das Werkstück 9 hinein. Ein Schleifmittel sorgt für den richtigen Schi ei fVorgang . Das Schleifmittel ist in der Fläche des Werkzeugs 5 eingearbeitet.
    [0014] Während des gesamten Arbeitsprozesses wird ein Medium 14 im Aggregat 13 aufbereitet und über Schläuche an den Arbeits¬ tisch 10 transportiert. Das Werkstück 9, das vor dem Schleif- prozess mit mindestens einem, aber vorzugsweise mit einer Vielzahl von Spülkanälen 93 versehen wurde, ist so am Arbeits¬ tisch 10 befestigt, dass das vom Aggregat 13 gelieferte Medium 14 in den Spalt 2 gelangt. Wahlweise können Werkzeug 5 und/oder Werkstück 9 mit Spülkanälen versehen werden.
    [0015] In der Figur 1 ist das Werkzeug 5 sehr einfach nur als Rohling vor dem Schleifen dargestellt. Dies soll nur zur allgemeinen Illustration dienen. In Wirklichkeit sind die Flächen bzw. die Raumform wesentlich komplizierter.
    [0016] Dies ist in der Figur 2 dargestellt, welche ein Werkzeug 9 zeigt, das kurz vor der Beendigung des Schi eifVorganges steht. Das Werkzeug 5, das an der Stössel pl atte 4 befestigt ist, hat dem Werkstück 9 bald seine endgültige Form gegeben Im Werkstück 9 sind die Spülkanäle 93 sichtbar. Das er- fi ndungsgemässe Medium 14 wird durch die Zufuhr 92, die mit dem Aggregat 13 verbunden ist, in eine Kammer befördert, die in der Grundplatte 91 vorgesehen ist, und gelangt von
    [0017] ERSATZBLATT dort in die einzelnen SpülkanäTe 93, die das Medium gleich- massig in den Spalt 2 verteilen. Im Spalt 2 sorgt das Medium 14 dafür, dass die durch das Schleifen entstandenen Partikeln keine unerwünschten Schichten bilden und den Schleifvorgang behindern bzw. unmöglich machen können. Der Mechanismus dieser Wirkungsweise ist nicht restlos geklärt. Man kann ihn sich wie folgt vorstellen. Infolge der besonderen Zusammensetzung des Mediums 14, schiebt dieses sich sozusagen zwischen die Moleküle der Partikel, welche durch das Schleifen entstanden sind, und vergrössert somit die Abstände dieser Moleküle, sodass diese nicht in der Lage sind, durch Unterstützung der van der Waat_scheπ Kräfte sich zu Kristal gittern zu vereinigen und so die unerwünschten Schichten, z. B. an der Schleiffl che des Werkzeuges 5 zu bilden.
    [0018] Im folgenden werden drei Beispiele der Zusammensetzung des Mediums 14 beschrieben:
    [0019] 1. Beispiel
    [0020] Wasser wird in einem bestimmten Verhältnis mit Alkohol ver¬ mischt. Besonders gut haben sich einwertige Alkohole bewährt. Isopropyl Alkohole haben das beste Ergebnis gebracht. Die Mischungsverhältnisse richten sich nach dem Typ des ver¬ wendeten Alkoholes und liegen im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 1 Wasser/Alkohol. Das Gemisch wird in das Aggregat 13 der Figur 1 gegeben.
    [0021] 2. Beispiel
    [0022] Das Netzmittel P3-T 5130 der Firma Henkel & Cie wird mit 0,5 Vol-% bis 10 Vol-% dem Wasser beigegeben und in das Aggregat 13 der Figur 1 geschüttet.
    [0023] 3. Beispiel
    [0024] Der Neutralreiniger P3-T 5125 der Firma Henkel & Cie wird . mit 0,5 Vol-% bis 10 Vol-% dem Wasser beigemischt und in das Aggregat 13 der Figur 1 gegeben.
    [0025] Ausser der Verhinderung der unerwünschten Schichten durch das Medium 14 während des SchleifVorganges besteht noch die Möglichkeit, das elektrische Potential, welches sich an der Schleiffl äche des Formenschleifwerzeuges 5' aufbaut, abzubauen und zwar auf einen Wert des Maschinentisches 10, auf den das Werkstück 9 aufgespannt ist. Die Erfinder stellten fest, dass ein solches Potential die Bildung der unerwünschten Schichten begünstigt. Der Potenti al abbau erfolgt dadurch, dass gute elektrische Verbindungen herge¬ stellt werden zwischen dem Werkzeug 5, Stössel pl atte 4, Führungen 6, Säulen 8, Maschinentisch 10, Grundplatte 91 und Werkstück 9. Besonders bei den sich bewegenden Teilen wie Führungen 6 und Säulen 8, die auch durch elektrisch nicht leitende Schmiermittel gut gleitend gehalten werden, müssen die elektrischen Verbindungen in gutem Zustand ge¬ halten werden. Diese elektrischen Verbindungen können Litzen sein, die z.B. aus Kupferdrähten geflochten und im Handel erhältlich sind. Eine solche Litze 16 ist in der Figur 2 zwischen der Stössel pl atte 4 und dem Maschinen¬ tisch 10 gezeichnet. Diese Litze macht sämtliche Bewegungen mit, die während des Schi ei fVorganges zwischen dem Werk¬ zeug 5 und dem Werkstück 9 auftreten wie z.B. Vorschub und Rückzug sowie planetäre Bewegungen. Eine weitere Möglichkeit, den Potenti al unterschied zwischen Werkzeug 5 und Werkstück 9 abzubauen, kann dadurch bewerk¬ stelligt werden, dass das Medium 14 eine gute elektrische Leitfähigkeit erhält. Dies erfolgt durch Zusätze, die dem Medium 14 beigegeben werden, oder die im Medium schon vor¬ handen sind. Hierbei wird ein Stoff kolloidal aufgelöst. Diese kolloidale Lösung bildet im Spalt 2 elektrisch leitende Brücken zum Abbau des Potentials.
    [0026] Die Erfinder konnten feststellen, dass während des Schleif¬ vorganges das Werkzeug 5 auf ein Potential von vorbestimmter Polarität und ungefähr vorbestimmtem Betragsich aufladet. Dies kann dadurch verhindet werden, dass vor dem Schleif organg das Werkzeug 5 auf ein Potential mit umgekehrter Polarität und dem zu erwartenden Betrag aufgeladen wird. In diesem Fall darf das Medium 14 keine elektrische Leitfähkigkeit haben und die elektrischen Verbindungen am Maschinengestell dürfen nicht vorhanden sein.
    [0027] Der Potenti al abbau und das besonders Zusammengesetze Medium 14 können entweder als einzelne Massnahmen oder aber in Kombination zur Verhinderung der unerwünschten Schichten verwendet werden. Dies ergibt sich von Fall zu Fall.
    权利要求:
    Claims

    P A T E N T A N S P R U E C H E
    Verfahren zum Entfernen von Partikeln während des Schleif¬ vorganges, welche Partikel beim Schleifen eines Werkstückes mittels eines maschinenangetriebenen und vorzugswei se pro¬ grammgesteuerten Werkzeuges entstehen und sich an der Schleiffläche des elektrisch isolierende Materialien enthaltenden Werkzeuges festsetzen, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass die Moleküle der Partikel in ein den Mol ekül abstand vergrösserndes Medium (14) eingebettet werden und gegebenenfalls ein an der Schleif¬ fläche des Werkzeuges (5) sich aufbauendes elektrisches Potential in Richtung Werkstück (9) und auf den Wert eines das Werkstück tragenden Maschinentisches (10) abge¬ baut wird.
    Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, dass das den Mol ekül abstand ver- grössernde Medium (14) eine Mischung aus Wasser und Alkohol vorzugsweise einwertiger Alkohol insbesonders Isopropyl Alkohol ist und ein Mischungsverhältnis aufweist, welches im Bereich von 10 : 1 bis 1 : 1 Wasser/Alkohol liegt.
    3. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t, dass das den Mol ekül abstand ver* grössernde Medium (14) aus Wasser und einem Netzmittel vermischt wird, welches Netzmittel mit 0,5 Vol.% bis 10 Vol.% dem Wasser zugefügt wird.
    3. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, dass das den Molekülabstand vergrössernde Medium (14) mit Wasser und einem nitritfreien Neutral¬ reiniger vermischt wird, welcher Neutralreiniger mit 0,5 Vol.% bis 10 Vol... dem Wasser zugesetzt wird.
    4. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c n e t, dass dem Werkstück (9) ein dem Potential des Werkzeugs (5) hohes entgegengesetztes Potential gegeben wird.
    5. Verfahren nach den Patentansprüchen 1 und 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Werkzeug (5) und/oder das Werkstück (9) mit dem Maschinentisch (10) leitend ver¬ bunden wird.
    6. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, dass das Werkzeug (5) und/oder das Werk¬ stück (9) mit dem Maschinentisch geerdet werden.
    7. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, dass ein elektrisch leitendes Medium (14) in den Spalt (2) zwischen dem Werkzeug (5) und dem Werk¬ stück (9) gegeben wird.
    8. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n- z e i c h n e t, dass das Werkzeug (5) und/oder das Werk¬ stück (9) vor der Schieifbearbeitung jeweils einzeln auf gleiches oder den natürlichen Vorgang entgegengesetztes Potential gebracht wird.
    9. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Werkzeug (5) vor dem Aufspannen auf die Stösseplatte (4) geschärft wird und mit einer Flüssigkeit bestrahlt wird, die elektrisch 1 eitend i st.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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