DE10304430B3 - Verfahren zum Kalibrieren einer Schleifmaschine - Google Patents

Abstract

Beschrieben ist ein Verfahren zum Kalibrieren einer Schleifmaschine zum Schärfen von Stabmessern (10) durch Schleifen von wenigstens zwei Flanken (5, 6) und einer Kopffläche (K') der Stabmesser (10), beinhaltend die Schritte Herstellen eines Kalibriermessers durch Schärfen des Stabmessers (10) entsprechend einer vorgegebenen Geometrie, Messen der Geometrie des Kalibriermessers und Kalibrieren der Schleifmaschine mit Hilfe des Messergebnisses, wobei zu dem Herstellen des Kalibriermessers das Stabmesser (10) mindestens zwei Mal jeweils an den Flanken (5, 6) und der Kopffläche (K') zur Durchführung eines Kalibrierschliffs vollständig geschliffen wird und das Messen der Geometrie des Kalibriermessers auf einer Messvorrichtung außerhalb der Schleifmaschine durchgeführt wird. Das Verfahren bietet den Vorteil, dass das Kalibriermesser unter den gleichen Bedingungen wie ein Produktionsmesser geschliffen wird, so dass auch prozessbedingte Einflüsse, insbesondere mit den Schleifkräften verbundene Verlagerungen, berücksichtigt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Schleifmaschine zum Schärfen von Stabmessern durch Schleifen von wenigstens zwei Flanken und einer Kopffläche der Stabmesser, beinhaltend die Schritte
• – Herstellen eines Kalibriermessers durch Schärfen eines Stabmessers entsprechend einer vorgegebenen Geometrie,
• – Messen der Geometrie des Kalibriermessers, und
• – Kalibrieren der Maschine mit Hilfe des Messergebnisses.
• Ein solches Kalibrierverfahren ist aus der BEDIENUNGSANLEITUNG OERLIKON B24 MESSERSCHLEIFMASCHINE, Ausgabedatum 03.09.1999/B, Oerlikon Geartec AG, Zürich, bekannt, die mit der Maschine Nr. 289839 an VW Kassel geliefert worden ist. Der Inhalt dieser Bedienungsanleitung (im Folgenden abgekürzt BA genannt) und insbesondere die im Folgenden zitierten Teile derselben werden hiermit vollinhaltlich in die vorliegende Beschreibung einbezogen.
• Das eingangs genannte Kalibrierverfahren ist für eine Schleifmaschine mit 5+1 NC-Achsen entwickelt worden, wie sie in der BA, Seite 9, sowie, der einfacheren Bezugnahme halber, in der beigefügten 1 dargestellt ist. Mit einer solchen Schleifmaschine werden Zerspanwerkzeuge wie ein in den beigefügten 2 und 3 dargestelltes Stabmesser 10 mit Hilfe einer Schleifscheibe 12 geschärft. Die Schleifmaschine hat einen Tisch 17, auf dem ein Schlitten 18 längs einer X-Achse hin und her beweglich ist. Eine Säule 19 ist längs einer Z-Achse rechtwinkelig zur X-Achse hin und her beweglich. Auf der Säule 19 ist weiter ein Schlitten 20 entlang einer Y-Achse rechtwinkelig zur X-Achse und zur Z-Achse hin und her beweglich. Die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse bilden ein rechtwinkeliges Koordinatensystem. An dem Schlitten 20 ist die Schleifscheibe 12 drehbar befestigt. An dem Schlitten 18 ist eine Spannvorrichtung 21 zum Spannen des Messers 10 angebracht. Die Spannvorrichtung 21 ist gegenüber dem Schlitten 18 durch eine Positionierachse C-C und eine auf der Positionierachse C-C senkrecht stehende Positionierachse A-A gelagert. Die X-Achse, die Y-Achse, die Z-Achse, die Positionierachse A-A und die Positionierachse C-C können nicht nur positionieren, sondern auch CNC-gesteuerte Bahnkurven fahren.
• Nach der beigefügten 2 hat das Stabmesser 10 einen im Querschnitt rechteckigen Messerschaft 2 und ein im Längsschnitt im wesentlichen trapezförmiges Ende 3. An dem Ende 3 sind eine Spanfläche C', an einer in 2 linken Flanke 5 eine sich von der Spanfläche C' nach hinten erstreckende Nebenfreifläche B', an einer in 2 rechten Flanke 6 eine sich von der Spanfläche C' nach hinten erstreckende Hauptfreifläche A' und oben an der Stirnseite eine sich von der Spanfläche C' nach hinten erstreckende Kopffläche K' ausgebildet. Zwischen der Nebenfreifläche B', der Kopffläche K', der Hauptfreifläche A' und der Spanfläche C' ist eine umlaufende Schneidkante 4 ausgebildet. Im Übergang von der Hauptfreifläche A' und der Nebenfreifläche B' zu dem Schaft 2 können, wie hier gezeigt, Schulterflächen A_S bzw. B_S ausgebildet sein. Ebenso kann im Übergangsbereich der Spanfläche C' zu dem Schaft 2, wie hier gezeigt, eine gekrümmte Schulterfläche C_S ausgebildet sein. Die Hauptfreifläche A', die Nebenfreifläche B' und die Spanfläche C' haben jeweils eine Facette A_F, B_F bzw. C_F. Die Facettenwinkel betragen etwa 1 ° und sind in der beigefügten 3 mit γ_AF, γ_CF bezeichnet. Ein dritter Facettenwinkel, der mit γ_BF zu bezeichnen wäre, ist in 3 nicht sichtbar. Die Facettenbreiten sind in 3 mit b_FA und b_FC bezeichnet. Eine dritte Facettenbreite, die mit b_FB zu bezeichnen wäre, ist in 3 nicht sichtbar. Freiwinkel für den Zerspanprozess sind in 3 mit γ_A und γ_C bezeichnet. Ein dritter Freiwinkel, der mit γ_B zu bezeichnen wäre, ist in 3 ebenfalls nicht sichtbar. Die Schleifgeschwindigkeit ist durch einen Pfeil V_grinding angedeutet. Mit M ist ein Punkt auf der Schneidkante 4 in der in 2 angedeuteten und in 3 gezeigten Schnittebene bezeichnet.
• In 4 ist die Schleifscheibe 12, mit der das Stabmesser 10 geschliffen werden kann, deutlicher dargestellt. Die Schleifscheibe 12 hat eine Drehachse S, zu der die Schleifscheibe rotationssymmetrisch aufgebaut ist. Die Schleifscheibe 12 hat an einer Endseite eine zu der Drehachse S rechtwinkelige, kreisrunde Aufspannfläche 13. Von dem äußeren Umfang der Aufspannfläche 13 aus erstreckt sich eine kegelige Schleiffläche mit einer Breite Pp, einem Kegelwinkel Pw, einem kleinen Durchmesser d1 und einem großen Durchmesser d2, wobei sich der kleine Durchmesser d1 an der Aufspannfläche 13 befindet. An der Seite mit dem großen Durchmesser d2 der kegeligen Schleiffläche der Breite Pp schließt sich tangential eine einen Radius Rs aufweisende gekrümmte Schleiffläche 14 an, die wiederum tangential in eine zylindrische Schleiffläche mit einer Breite Ps übergeht. An die zylindrische Schleiffläche der Breite Ps schließt sich tangen tial eine torusförmige Schleiffläche G an, die einen kreisbogenförmigen Querschnitt mit einem Rundungsradius Rg hat. Die torusförmige Schleiffläche G erstreckt sich radial nach innen und geht tangential in eine zweite, zu der torusförmigen Schleiffläche G hinterschnittene kegelförmige Fläche 15 über. Die Schleifscheibe 12 ist eine Diamantscheibe mit galvanischer Bindung der aus Diamant bestehenden Schleifkörner. Die Positionen der Schleifscheibe 12 (genauer: deren Schlichtkante) in Richtung der Y- und der Z-Achse sind in 4 mit pY bzw. mit pZ angegeben.
• Die beigefügten 5 und 6 zeigen die Spannvorrichtung 21 in Vorderansicht bzw. in Draufsicht. Die Spannvorrichtung 21 ist um die Positionierachse C-C drehbar und um die Positionierachse A-A schwenkbar. In die Spannvorrichtung 21 ist ein linkes Stabmesser 10 einspannbar, wie dargestellt, oder ein rechtes Stabmesser. Die Spannvorrichtung 21 hat zwei Anschlagflächen 23, 24 für linke bzw. rechte Stabmesser.
• Für das Schärfen von Stabmessern auf der Schleifmaschine werden das Erzeugungsschleifen und das Dualschleifverfahren eingesetzt. Die beschriebene Schleifscheibe 12 ermöglicht auch Formschleifen (Schruppen) und anschließendes Erzeugungsschleifen (Schlichten) der Flächen des Stabmessers 10, ohne dass dieses umgespannt werden müsste. Zweckmäßig rotiert dabei die Schleifscheibe 12 um die feststehende Drehachse S, und das zu schärfende Stabmesser wird unter Einstellung auf entsprechende Winkel an der Schleifscheibe 12 entlang geführt. Das Dualschleifverfahren für Stabmesser und eine Schleifscheibe zur Durchführung des Verfahrens sind in der WO 02/058888 A1 beschrieben, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen hiermit verwiesen wird.
• Aus der DE 29 46 648 C2 ist ein Verfahren zum Profilieren und Scharfschleifen von Stabmessern bekannt, bei dem nur ein Arbeitsgang für einen vollständigen Schliff erforderlich ist.
• Zweck des eingangs genannten Kalibrierverfahrens ist es, nach einem Wechsel der Spannvorrichtung 21 oder der Schleifscheibe 12 auftretende Abweichungen durch Fertigungs- und Montageungenauigkeiten zu ermitteln und bei dem Schärfen von Stabmessern sowohl die für die Berechnung zu Grunde gelegten Nenndaten als auch den momentanen Istzustand der Schleifmaschine durch das Kalibrieren zu berücksichtigen. Ein Kalibrieren empfiehlt sich auch nach einem längeren Einsatz der Schleifscheibe, um verschleißbedingte Verlagerungen (durch erhöhte Schleifkräfte) zu kompensieren.
• Dabei sind für die Berechnung der Schleifbahn von Bedeutung:
• – Abstand der beiden Anschlagflächen 23, 24 zur Positionierachse C-C der Spannvorrichtung 21 (5 und 6): – Abstand für linke Messer (aL) – Abstand für rechte Messer (aR)
• – Position der Schleifscheibe 12 (Schlichtkante) in zwei Achsrichtungen (4): – Y-Achse (pY) - Z-Achse (pZ)
• – zusätzlich: Abmessungen der (Dual-)Schleifscheibe (4): – Rundungsradius der Schlichtkante (Rg) – Schleifflächenbreite (Ps)
• Das bekannte Kalibrierverfahren ist in der BA, Seite 97 – 108, ausführlich beschrieben, worauf zur Vermeidung von Wiederholungen hiermit verwiesen wird. Das bekannte Kalibrierverfahren wird aber im Folgenden kurz erläutert, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern.
• Bei diesem bekannten Kalibrierverfahren wird eine Kalibrierlehre mit fester Geometrie an drei Flächen für die Schleifmaschine hergestellt und mit der Schleifmaschine ausgeliefert. Die drei Flächen sind die Hauptfreifläche A', die Nebenfreifläche B' und die Kopffläche K'. Ein Kalibriermesser wird in drei Schritten oder Schleifphasen in der Maschine geschliffen, abgestimmt mit der Kalibrierlehre.
• 1. Schleifphase
• Das Messer 10 wird mit Hilfe eines Endmaßes in der Spannvorrichtung 21 eingespannt. Dann wird die Einspannhöhe in der Maschine vermessen (BA, Seite 100, Ziff. 6).
• Die Kopffläche K' wird geschliffen und im eingespannten Zustand des Messers in der Maschine vermessen (BA, Seite 103 Ziff. 9).
• Der gemessene Wert wird in die Steuerung eingegeben. Er bewirkt eine Korrektur in der Y-Achse (BA, Seite 104, Ziff. 11).
• 2. Schleifphase
• Das Stabmesser 10 wird in horizontaler Position geschliffen (BA, Seite 104, Ziff. 14). Erneut wird die Messerhöhe in der Maschine gemessen (BA, Seite 105, Ziff. 17). Wiederum wird der gemessene Wert in die Steuerung eingegeben (BA, Seite 105, Ziff. 19).
• 3. Schleifphase
• Die Maschine schleift die Hauptfreifläche A' oder Flanke 6 und die Nebenfreifläche B' oder Flanke 5 des Messers 10 (BA, Seite 106, Ziff. 21).
• Anschließend werden außerhalb der Maschine die beiden Freiflächen A' und B' gemessen (BA, Seite 106, Ziff. 1) und mit einer Kalibrierlehre (einem sogenannten Meister-Kalibriermesser) verglichen. Die Messwerte, d.h. die Abweichungen werden wiederum in die Steuerung eingegeben. Damit ist die Maschine kalibriert und eingerichtet.
• Das Verfahren ist zeitaufwendig. Das Messen in der Maschine ist schwierig und erfordert viel Übung. Bei den ersten beiden Schritten (1. und 2. Schleifphase) pendelt die Schleifscheibe über die Kopffläche K' des Messers 10, was einen Schleifvorgang darstellt, der bei dem Produktionsprozess, d.h. bei dem Schärfen von Stabmessern auf der Schleifmaschine nicht auftritt. Weiter erfordert das bekannte Verfahren drei Schritte oder Schleifphasen, nämlich die erste und die zweite Schleifphase, in denen zweimal die Kopffläche K' geschliffen wird, um die Y- und Z-Komponente eines Fehlers ermitteln zu können, und eine dritte Schleifphase, in der die beiden Flanken 5, 6 einmal geschliffen werden, um die Spannvorrichtungsposition zur Positionierachse C-C ermitteln zu können. Das Messer 10 kann bei den ersten beiden Schritten zum Messen nicht aus der Maschine entnommen werden, da in diesen Schritten relativ zur Maschine gemessen wird. Ein Spannvorrichtungsfehler lässt sich bei dem bekannten Kalibrierverfahren daher erst in der dritten Schleifphase ermitteln. Das heißt nachträglich können sich die erste und die zweite Schleifphase als überflüssig herausstellen, weil ihre Ergebnisse aufgrund eines zunächst unerkannt vorhandenen Spannvorrichtungsfehlers überhaupt nicht verwendbar sind. Schließlich ist das bisherige Kalibrierverfahren für das Dualverfahren entweder zu ungenau oder benötigt zusätzliche Maschineneinrichtungen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, dass es einfacher durchführbar ist und bessere Ergebnisse erbringt.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zu dem Herstellen eines Kalibriermessers das Stabmesser mindestens zwei Mal jeweils an den Flanken und der Kopffläche zur Durchführung eines Kalibrierschliffs vollständig geschliffen wird und dass das Messen der Geometrie des Kalibriermessers auf einer Messvorrichtung außerhalb der Schleifmaschine durchgeführt wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren einer Schleifmaschine wird über ein Kalibriermesser durchgeführt, das abweichend von dem bekannten Verfahren in festgelegten Positionen geschliffen und anschließend außerhalb der Maschine vermessen wird. Die gemessenen Abweichungen von den Nennmaßen werden in die NC-Steuerung der Schleifmaschine eingegeben und dort in geeigneter Weise berücksichtigt. Bei dem Schleifen eines Produktionsmessers wird dieses zwar auch vermessen, und zwar außerhalb der Maschine, jedoch wird eine Korrektur nur für eine Achsanordnung vorgenommen (durch Verschieben des Messers). Die Schleifmaschine selbst könnte man durch eine solche Einzelkorrektur nicht kalibrieren. Mit Bezug auf die beigefügte 7 wird das weiter unten noch näher erläutert.
• Das Kalibriermesser, das erfindungsgemäß hergestellt wird, besteht wie bei dem bekannten Verfahren aus einem rechteckigen Stab, an dem eine Kopffläche K' und zwei Freiflächen A', B' angeschliffen werden. Sie bilden mit der vorderen Spanfläche C' die Messerkanten, die Schnittpunkte der Kopfkante mit den Flanken 5, 6 die Messerspitzen 10A, 10B. Der normale Schleifprozess zum Herstellen eines Produktionsmessers beinhaltet, dass ein Stabmesser an den Flanken und der Kopffläche ein Mal vollständig geschliffen wird. Zu dem Herstellen des Kalibriermessers wird erfindungsgemäß das Stabmesser mindestens zwei Mal jeweils an den Flanken und der Kopffläche zur Durchführung eines Kalibrierschliffs vollständig geschliffen und nach jedem dieser Kalibrierschliffe in einer Messvorrichtung außerhalb der Schleifmaschine vermessen. Abweichungen werden in die Maschinensteuerung eingegeben, wie bei dem bekannten Verfahren auch. Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt in den Schritten, in denen das Stabmesser jeweils vollständig geschliffen wird, das Schleifen unter den gleichen Bedingungen, unter denen Stabmesser auf der Schleifmaschine geschärft werden. So werden auch prozessbedingte Einflüsse, insbesondere mit den Schleifkräften verbundene Verlagerungen, berücksichtigt. Durch die Kalibrierung über drei Achsen (Y, Z, C) werden an dem Messer nicht nur Lage und Symmetrie der Flanken, sondern auch der Schleifab trag angepasst. Hierdurch wird das Messer unempfindlich gegen Richtungsvariationen der Positionierachse C-C. Damit werden auch Formfehler im Spitzenradius (durch Versatz der Kopfkanten) und Unterschiede im Facettenabtrag vermieden. Der Schleifprozess des Kalibriermessers ist also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren derselbe wie bei einem Produktionsmesser. Deshalb gehen technologische Besonderheiten in der Maschine in das Schleifergebnis ein. Das ist der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens gegenüber dem bekannten Kalibrierverfahren. Erfindungsgemäß wird mit geometrisch exakter Anordnung bei dem Kalibrieren der Produktionsprozess nachvollzogen. Aber auch die Messmethode stimmt mit der bei der Produktion benutzten überein. Allerdings wird bei dem Verfahren nach der Erfindung ein etwa vorhandener Spannvorrichtungsfehler schon in der ersten Schleifphase ermittelt, bei dem bekannten Verfahren hingegen erst in der dritten Schleifphase. Weitere wichtige Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind, dass in der Maschine überhaupt keine Messung durchgeführt wird und dass das erfindungsgemäße Verfahren insgesamt nur zwei Kalibrierschliffe umfasst, im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, das drei Kalibrierschliffe umfasst. Da bei dem Verfahren nach der Erfindung das Messen der Geometrie des Kalibriermessers auf einer Messvorrichtung außerhalb der Schleifmaschine durchgeführt wird, lässt sich der Messvorgang eher an einen Produktionsvorgang von Stabmessern angleichen, bei dem auch auf einer Messvorrichtung außerhalb der Schleifmaschine gemessen wird.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
• Wenn in einer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung jeder Kalibrierschliff zwei Schlichtdurchgänge beinhaltet, ist das Kalibriermesser nach zwei vollständigen Kalibrierschliffen fertig geschliffen.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung bei den beiden Kalibrierschliffen das Stabmesser in zwei Achsrichtungen ausgerichtet wird, die einen Winkel von 70° – 90° und vorzugsweise von 90° miteinander bilden, um die Position einer Arbeitsfläche einer Schleifscheibe der Schleifmaschine bezüglich dieser beiden Achsrichtungen und die Ausrichtung des Stabmessers zu einer Positionierachse zu ermitteln, so lassen sich auf einfache Weise drei Fehler in zwei Schritten beseitigen.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung in dem ersten Schlichtdurchgang in einem Zuge die Kopffläche, ein erster Übergangsradius zu der ersten Flanke und die erste Flanke geschliffen werden, dann das Stabmesser um 180° um die Positionierachse gedreht wird und anschließend in dem zweiten Schlichtdurchgang die Kopffläche, ein zweiter Übergangsradius zu der zweiten Flanke und die zweite Flanke geschliffen werden, erhält vorteilhafterweise beim Schleifen jeder Flanke bei jedem Kalibrierschliff das Stabmesser eine andere Anordnung in der Schleifmaschine, so dass ein eindeutiger Rückschluss von den Messwerten auf die Kalibrierwerte möglich ist, und es ergibt sich für das Kalibrieren eine symmetrische Geometrie des Kalibriermessers. Da vom ersten zum zweiten Kalibrierschliff zwischen rechtem und linkem Anschlag gewechselt werden kann, können insgesamt vier Fehler in zwei Schritten beseitigt werden.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung für den ersten Kalibrierschliff das Stabmesser zur Stirnseite der Schleifscheibe angeordnet wird, lässt sich auf einfache Weise ein Fehler in Richtung der Y-Achse ermitteln, wenn in dieser Ausgestaltung das Messer stirnseitig zur Schleifscheibe so angeordnet wird, dass die Positionierachse A-A möglichst parallel zur Y-Achse ist und dass die Anschlagfläche der Spannvorrichtung genau parallel zur X-Achse ist. Im ersten Schlichtdurchgang werden so in einem Zuge Kopffläche, Übergangsradius und die erste Flanke geschliffen. Wenn für den zweiten Schlichtdurchgang das Messer mit der Spannvorrichtung 180° um die Positionierachse C-C gedreht wird und der gleiche Schleifvorgang wiederholt wird, so werden jetzt Kopffläche, Übergangsradius und die zweite Flanke geschliffen.
• Die Schleifscheibe wird dabei geradlinig entlang den Kanten so geführt, dass die Kopffläche senkrecht, beide Flanken entgegengesetzt unter einem vorgegebenen Winkel (vorzugsweise 20°) zur Positionierachse C-C sind und die Messerspitzen die zu prüfenden Abstände (mA und mB) zur Anschlagfläche erhalten.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung für den zweiten Kalibrierschliff das Stabmesser um 90° geschwenkt und zur Zylinderseite der Schleifscheibe angeordnet wird, indem die Vorrichtung 90° um die Positionierachse A-A geschwenkt wird, so dass die Positionierachse C-C jetzt parallel zur Z-Achse ist, lässt sich ein Fehler in Richtung der Z-Achse ermitteln, indem ansonsten genau gleich verfahren wird wie bei dem ersten Kalibrierschliff.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung zum Ermitteln des Rundungsradius der Schleifscheibe der Schleifmaschine die Positionierachse C-C des Stabmessers um den Flankenwinkel geneigt wird und das Stabmesser in einem dritten Kalibrierschliff jeweils an den Flanken und der Kopffläche vollständig geschliffen wird, ergibt die gemessene Abweichung einen dritten Kreispunkt, aus dem über ein Programm eine Abweichung des Rundungsradius berechnet werden kann.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung zum Kalibrieren der Schleifmaschine durch einen weiteren Schritt eine der beiden Flanken des Stabmessers nur mit einer Schruppfläche der Schleifscheibe geschliffen wird, lässt sich der Abstand zur Schruppfläche durch den weiteren Schritt ermitteln, indem die zweite Flanke nur geschruppt wird, ohne Facettenwinkel. Die erste Flanke dient dabei zur Kontrolle. Die Auswertung erfolgt wieder über ein Programm.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung für das Messen der Geometrie des Kalibriermessers eine absolut messende Messvorrichtung eingesetzt wird, kann die Messung taktil oder optisch erfolgen, um nach jedem Schliff die Abweichungen der Flanken oder Spitzenabstände (fmA und fmB) zu messen. Die Auswertung kann wieder über ein Programm im Rechner der Schleifmaschine erfolgen.
• Wenn in weiterer Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung für das Messen der Geometrie des Kalibriermessers eine vergleichend messende Messvorrichtung eingesetzt wird, die die gemessene Geometrie des Kalibriermessers mit den Abmessungen einer Kalibrierlehre vergleicht, lässt sich das Verfahren beschleunigen, weil die Vergleichsmessung meist schneller und genauer als eine absolute Messung ist, allerdings wird eine Kalibrierlehre benötigt, die zuvor über eine Absolutmessung genau vermessen wurde.
• Ausführungsbeispiele der Endung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die übrigen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
• 1 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Schleifmaschine zum Schärfen von Stabmessern, die sich durch das Verfahren nach der Erfindung kalibrieren lässt,
• 2 eine perspektivische Teilansicht eines Stabmessers, das sich mittels der Schleifmaschine nach 1 schärfen lässt,
• 3 eine Teilquerschnittansicht des kopfseitigen Endes des Stabmessers nach 2 zur Veranschaulichung von Facetten- und Freiwinkeln im Bereich einer Schneidkante,
• 4 eine Schnittansicht einer Schleifscheibe der Schleifmaschine nach 1,
• 5 eine Vorderansicht einer Spannvorrichtung, die mit einem eingespannten Stabmesser dargestellt ist,
• 6 in Draufsicht die Spannvorrichtung nach 5,
• 7 das bekannte Schleifen eines Produktionsmessers und die Auswirkung von Abweichungen fpY, fpZ und fa auf das Produktionsmesser,
• 8 die Auswirkung einer der Abweichungen in Richtung des Messerschaftes,
• 9 die Auswirkung der Abweichung einer Anschlagfläche bei dem Schleifen der Hauptfreifläche A' und der Nebenfreifläche B' eines Stabmessers (linkes Messer),
• 10 einen ersten Kalibrierschliff, stirnseitig, zur Kompensation einer gemessenen Abweichung fm = fpZ und
• 11 einen zweiten Kalibrierschliff, zylinderseitig, zur Kompensation einer gemessenen Abweichung fm = fpY, nachdem die Abweichung fpZ gemäß 10 kompensiert worden ist.
• Beim Schleifen im generierenden Verfahren, wie es in den beigefügten 7 bis 11 jeweils links veranschaulicht ist, wirken sich die Gesamtpositionsabweichung fp der Schleifscheibe 12 (deren Komponenten fpY, fpZ in 7 gezeigt sind) und eine Anschlagabweichung fa in der Spannvorrichtung (als Beispiel ist in 8 dargestellt fa = faL, also die Anschlagabweichung für ein linkes Messer) sowohl auf einen Flankenabtrag (fb) als auch auf einen Abtrag über Kopf (fh) aus (und die beiden Kopfkanten können versetzt sein). Bei der Vergleichsmessung, die in den 7 bis 11 jeweils rechts dargestellt ist, ist in 7 in der Darstellung rechts ein Meistermesser 31 in der Messvorrichtung von der dargestellten Solllage aus gegen einen Anschlag 26 um fh in eine ebenfalls dargestellte Istlage verschoben, so dass sich eine gemessene Abweichung fm als Überlagerung aller Fehler ergibt. Dieser Messwert fm wird bislang zur Korrektur der Messer verwendet, kann aber nicht zum Kalibrieren der Schleifmaschine verwendet werden, wie weiter oben bereits angegeben. Das ist also das Prinzip des bekannten Produktionsmesserherstellverfahrens. Nunmehr wird auf das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren näher eingegangen.
• fh, fb sind dabei resultierende Abträge am Messer. Mit dem in 7 angegebenen Flankenwinkel Alpha gilt für die gemessene Abweichung fm = fb – fh * tan (Alpha) – fa.
• Die Grundidee des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens ist es, den Gesamtfehler in Einzelkomponenten zu zerlegen und separat zu kompensieren. Das wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten 7 bis 11 näher beschrieben.
• In den 7 bis 11 ist in der Darstellung links jeweils die Schleifscheibe 12 im Berechnungspunkt dargestellt. Hingegen ist in 7 rechts der Vergleich mit dem Meistermesser 31 in einer Messvorrichtung dargestellt, das in Soll- und Istlage gezeigt ist, und in den 8 bis 11 ist rechts jeweils der Vergleich mit einer Kalibrierlehre 32 in einer Messvorrichtung dargestellt, wobei die Kalibrierlehre 32 ebenfalls in Soll- und Istlage gezeigt ist.
• Betrachtet man von einer Gesamtpositionsabweichung, die als ein Vektor fp in 7 dargestellt ist, der Schleifscheibe 12 nur die Komponente in Richtung der Positionierachse C-C (fpC, 7, analog fpY, 8), so bewirkt sie, dass Kopf und Flanke um den gleichen Betrag (fh = fpY) versetzt geschliffen werden. Aus der linken Darstellung in 8 ist dabei Folgendes ablesbar: Wenn fpZ = 0, dann gilt fh = fpY, und wenn gilt Anstellwinkel AW = Alpha, dann gilt fb = fpY * tan (AW). In der rechten Darstellung in 8 gilt damit fm = fb – fh * tan (Alpha) = 0. In Schaftrichtung des Stabmessers 10 gesehen ändert sich somit nur die Abschliffhöhe, wohingegen die Geometrie des fertig geschliffenen Messers unverändert bleibt. Dieser Effekt wird dazu benutzt, die Einzelfehler folgendermaßen zu separieren: Bei Ausrichtung zur Y-Achse ist die gemessene Abweichung fm gleich der Z-Komponente fpZ der Positionsabweichung, siehe 10, bei Ausrichtung zur Z-Achse gleich der Y-Komponente fpY der Positionsabweichung, siehe 11. Unter der Voraussetzung, dass beide Flanken 5, 6 des Stabmessers 10 mit der gleichen Richtung der Positionierachse C-C geschliffen wurden, haben die Kopfkanten den gleichen Versatz und die Spitzenabstände der beiden Flanken 5, 6 (in 9 sind die Flanken 5, 6 zusätzlich mit A bzw. B bezeichnet) die gleiche Abweichung fm. Überlagert wird noch die Abweichung des Abstands der Anschlagfläche von der Positionier achse C-C (fa = faL oder faR, wobei gilt aL, aR = Abstand der Anschlagfläche von der Positionierachse C-C fur ein linkes bzw. rechtes Messer. In 9 ist nur die Anschlagabweichung faL für ein linkes Messer gezeigt. Die Anschlagabweichung faR für ein rechtes Messer ergäbe sich entsprechend bei Anlage eines rechten Messers an der Anschlagfläche 24, vgl. 6 und BA, Seite 54.) Sie bewirkt auf einer Flanke eine positive, auf der anderen Flanke eine negative Abweichung (fmA = –fmB in 9), aber keinen Versatz der Kopfkanten. Über Differenz und Mittelwert können dann Anschlag- und Positionsabweichung (wie weiter unten beschrieben) separiert werden. Weiter ist in der linken Darstellung in 9 das Messer 10 zwei Mal gezeigt, und zwar links für die Bearbeitung der Flanke 5 oder A durch die Schleifscheibe 12 und rechts, 180° um die Positionierachse C-C gedreht, für die Bearbeitung der Flanke 6 oder B durch die Schleifscheibe 12.
• Für die Ermittlung von beiden Positionskomponenten muss das Stabmesser 10 also zwei Mal geschliffen werden. Hierbei kann auch auf die zweite Anschlagfläche 24 gewechselt werden. Obwohl das Messer 10 zwei Mal geschliffen und gemessen werden muss, ergibt sich eine sehr einfache und wirkungsvolle Kalibriermethode. Die Auswertung der Messergebnisse erfolgt folgendermaßen:
  Zur Kalibrierung der Scheibenposition werden Abweichungen (f = Istwert – Nennwert) ermittelt, mit denen die für die Berechnung der Schleifbahn zugrunde gelegten Nennwerte (das sind theoretische Werte, die im Datensatz stehen) an die Istwerte angepasst werden (nicht umgekehrt!).
• 
• Bei dem Verfahren nach der Erfindung zum Kalibrieren einer Schleifmaschine werden die Stabmesser 10 mindestens zwei Mal an den Flanken 5, 6 und der Kopffläche K' vollständig geschliffen. Jeder Kalibrierschliff beinhaltet zwei Schlichtdurchgänge, was im Folgenden unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 näher beschrieben wird.
• In den 9 bis 11 ist links jeweils die Schleifmaschine gezeigt, von der nur die Schleifscheibe 12 im Berechnungspunkt und die Spannvorrichtung 21 dargestellt sind, wohingegen rechts jeweils der Vergleich mit der Kalibrierlehre 32 in einer Messvorrichtung gezeigt ist, von der nur die beiden Anschläge 26, 28 und ein Messtaster 30 dargestellt sind. Außerdem ist in den 9 bis 11 in der rechten Darstellung jeweils die Kalibrierlehre 32 in der Sollstellung sowie verschoben zum Anschlag 26 gezeigt. Außerdem sind in den 9 bis 11 mit fpY, fpZ Positionsabweichungen der Schleifscheibe 12 bezeichnet und mit fm ist die gemessene Abweichung bezeichnet. Für fh = fpY gilt in 10 dann fb = fpZ + fpY * tan (AW) in der Schleifmaschine, und fm = fb – fh * tan (Alpha) = fpZ in der Messvorrichtung.
• In 11 gilt in der Darstellung links fpZ = 0, wobei fpY eine verbliebene Positionsabweichung ist. Mit fh = 0 ergibt sich als resultierende Abweichung fb = fpY. Wenn in der Darstellung rechts in 11 die gemessene Abweichung fm ist, gilt fm = fb – fh * tan (Alpha) = fpY.
• Erster Kalibrierschliff (Y-Ausrichtung, 10):
• Für den ersten Schlichtdurchgang (vgl. linke Darstellung in 10) wird das Stabmesser 10 stirnseitig zur Schleifscheibe 12 so angeordnet, dass die Positionierachse A-A möglichst parallel zur Y-Achse ist und dass die Anschlagfläche 23 der Spannvorrichtung 21 genau parallel zur X-Achse ist. In dem ersten Schlichtdurchgang werden in einem Zuge die Kopffläche K', ein Übergangsradius und die erste Flanke 5 geschliffen.
• Für den zweiten Schlichtdurchgang (vgl. linke Darstellung in 9) wird das Stabmesser 10 mittels der Spannvorrichtung 21 um 180° um die Positionierachse C-C gedreht, und es wird der gleiche Schleifvorgang wiederholt, so dass jetzt erneut die Kopffläche K', ein weiterer Übergangsradius und die zweite Flanke 6 geschliffen werden.
• Die Schleifscheibe 12 wird dabei entlang der Kanten so geführt, dass die Kopffläche K' waagerecht ist, dass die beiden Flanken 5, 6 entgegengesetzt unter einem vorgegebenen Winkel, vorzugsweise 20° zur Positionierachse C-C stehen und dass Messerspitzen 10A, 10B die zu prüfenden Abstände mA und mB zur Anschlagfläche 23 oder 24 erhalten. Dabei sind die Messerspitzen 10A, 10B als gedachten Schnittpunkt der Kopffläche K' mit den Flanken 5 bzw. 6 definiert, wie es in 9 gezeigt ist.
• Bei dem Einsatz einer Dual-Schleifscheibe muss bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus konstruktiven Gründen die Positionierachse C-C um einen kleinen Winkel geneigt werden. Zusammen mit der Abtragsabweichung der Facette entsteht im ersten Kalibrierschritt eine Rückkopplung zwischen der Y- und der Z-Komponente, der zu einem Restfehler (zwischen 5 % und 20 % der zweiten Komponente) führen kann. Bei größeren Abweichungen sollte deshalb ein Kontrollschliff mit eventueller Nachkalibrierung durchgeführt werden. Ein Versatz der Kopfkanten wird vermieden, indem beide Flanken 5, 6 mit gleicher Achsanordnung geschliffen werden.
• Im Dualverfahren erhalten die Flanken vorzugsweise die gleiche Facette wie die Produktionsmesser. Dass die Kopffläche K' bei jedem Kalibrierschliff auch zwei Mal vollständig geschliffen wird, ist geometrisch ohne Bedeutung, aber technologisch notwendig, da beim ersten Schlichtdurchgang ein großes Aufmass über Kopf abgeschliffen werden muss, was zu einem Formfehler der Kopfkante führen kann. Bei dem zweiten Schlichtdurchgang wird dieser Fehler aber beseitigt.
• Zweiter Kalibrierschliff (Z-Ausrichtung, 11):
• Dabei wird genau wie bei dem ersten Kalibrierschliff verfahren, jedoch wird das Messer 10 auf der Zylinderseite der Schleifscheibe 12 angeordnet, indem die Spannvorrichtung 21 um 90° um die Positionierachse A-A geschwenkt wird, so dass die Positionierachse C-C jetzt parallel zur Z-Achse ist. Vom ersten zum zweiten Kalibrierschliff kann zwischen der Anschlagfläche 24 für ein rechtes Stabmesser und der Anschlagfläche 23 für ein linkes Stabmesser gewechselt werden.
• Die Auswertung erfolgt auf die eingangs bereits geschilderte Art und Weise, indem zur Kalibrierung der Scheibenposition Abweichungen (f = Istwert – Nennwert) ermittelt werden, mit denen die für die Berechnung der Schleifbahn zu Grunde gelegten Nennwerte an die Istwerte angepasst werden, wobei Differenzen und Mittelwerte ebenfalls auf die eingangs dargelegte Art und Weise berechnet werden.
• Weitere Kalibriermöglichkeiten:
• Nachdem die Scheibenposition genau kalibriert worden ist, können auch die wichtigsten Abmessungen der Schleifscheibe 12 geprüft und bei Bedarf angepasst werden:
• Rundungsradius Rg:
• Das Stabmesser 10 wird ein drittes Mal geschliffen, wobei die Positionierachse C-C um den Flankenwinkel Alpha geneigt wird, so dass die Flanke jetzt senkrecht steht. Die gemessene Abweichung ergibt einen dritten Kreispunkt, aus dem über ein Programm die Radiusabweichung berechnet werden kann.
• Abstand zur Schruppfläche:
• In einem weiteren Schleifdurchgang wird die zweite Flanke 6 mittels der Schruppfläche (der Breite Ps in 4) nur geschruppt, ohne Facettenwinkel. Die erste Flanke 5 dient zur Kontrolle. Die Auswertung erfolgt wieder über ein Programm.

2

Messerschaft

10

Stabmesser

10A

Messerspitze

10B

Messerspitze

12

Schleifscheibe

13

Aufspannfläche

14

Schleiffläche

15

Fläche

17

Tisch

18

Schlitten

19

Säule

20

Schlitten

21

Spannvorrichtung

23

Anschlagfläche für linkes Stabmesser

24

Anschlagfläche für rechtes Stabmesser

26

Anschlag in Messvorrichtung

28

Anschlag in Messvorrichtung

3

trapezförmiges Ende

30

Messtaster der Messvorrichtung

31

Meistermesser

32

Kalibrierlehre

4

Schneidkante

5

Flanke

6

Flanke

A

Flanke 5

A'

Hauptfreifläche

A-A

Positionierachse

A_F

Facette

aL

Abstand für linke Messer

Alpha

Flankenwinkel

aR

Abstand für rechte Messer

A_S

Schulterfläche

AW

Anstellwinkel

B

Flanke 6

B'

Nebenfreifläche

B_F

Facette

b_FA

Facettenbreite

b_FB

Facettenbreite

b_FC

Facettenbreite

B_S

Schulterfläche

C'

Spanfläche

C-C

Positionierachse

C_F

Facette

C_S

Schulterfläche

d1

kleiner Durchmesser

d2

großer Durchmesser

f

Abweichung

fa

Anschlagabweichung

faL

Anschlagabweichung für linkes Messer

faR

Anschlagabweichung für rechtes Messer

fb

Flankenabtrag

fh

Kopfabtrag

fm

gemessene Abweichung

fmA

Flankenabweichung

fmB

Flankenabweichung

fp

Gesamtpositionsabweichung

fpC

Komponente der Positionsabweichung der Schleifscheibe

fpY

Komponente der Positionsabweichung der Schleifscheibe

fpZ

Komponente der Positionsabweichung der Schleifscheibe

G

Schleiffläche

K'

Kopffläche

M

Punkt der Schneidkante

mA

zu prüfender Abstand

mB

zu prüfender Abstand

Pp

Schleifflächenbreite

Ps

Schleifflächenbreite

Pw

Kegelwinkel

pY

Position

pZ

Position

Rg

Rundungsradius

Rs

Radius

S

Drehachse der Schleifscheibe

V_grinding

Pfeil (Schleifgeschwindigkeit)

X, Y, Z

Achsrichtungen/Achsen

γ_A

Freiwinkel

γ_AF

Facettenwinkel

γ_B

Freiwinkel

γ_BF

Facettenwinkel

γ_C

Freiwinkel

γ_CF

Facettenwinkel

Claims (10)

1. Verfahren zum Kalibrieren einer Schleifmaschine zum Schärfen von Stabmessern (10) durch Schleifen von wenigstens zwei Flanken (5, 6) und einer Kopffläche (K') der Stabmesser (10), beinhaltend die Schritte – Herstellen eines Kalibriermessers durch Schärfen des Stabmessers (10) entsprechend einer vorgegebenen Geometrie, – Messen der Geometrie des Kalibriermessers, und – Kalibrieren der Schleifmaschine mit Hilfe des Messergebnisses, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Herstellen des Kalibriermessers das Stabmesser (10) mindestens zwei Mal jeweils an den Flanken (5, 6) und der Kopffläche (K') zur Durchführung eines Kalibrierschliffs vollständig geschliffen wird und dass das Messen der Geometrie des Kalibriermessers auf einer Messvorrichtung außerhalb der Schleifmaschine durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kalibrierschliff zwei Schlichtdurchgänge beinhaltet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei den beiden Kalibrierschliffen das Stabmesser (10) in zwei Achsrichtungen (Y, Z) ausgerichtet wird, die einen Winkel von 70° – 90° und vorzugsweise von etwa 90° miteinander bilden, um die Position einer Arbeitsfläche einer Schleifscheibe (12) der Schleifmaschine bezüglich dieser beiden Achsrichtungen und die Ausrichtung des Stabmessers (10) zu einer Positionierachse (C-C) zu ermitteln.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schlichtdurchgang in einem Zuge die Kopffläche (K'), ein erster Übergangsradius zu der ersten Flanke (5) und die erste Flanke (5) geschliffen werden, dass dann das Stabmesser (10) um 180° um die Positionierachse (C-C) gedreht wird und dass anschließend in dem zweiten Schlichtdurchgang die Kopffläche (K'), ein zweiter Übergangsradius zu der zweiten Flanke (6) und die zweite Flanke (6) geschliffen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten Kalibrierschliff das Stabmesser (10) zur Stirnseite der Schleifscheibe (12) angeordnet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den zweiten Kalibrierschliff das Stabmesser (10) um 90° geschwenkt und zur Zylinderseite der Schleifscheibe (12) angeordnet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des Rundungsradius (Rg) der Schleifscheibe (12) der Schleifmaschine die Positionierachse (C-C) des Stabmessers (10) um den Flankenwinkel (Alpha) geneigt wird und das Stabmesser (10) in einem dritten Kalibrierschliff jeweils an den Flanken (5, 6) und der Kopffläche (K') vollständig geschliffen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kalibrieren der Schleifmaschine durch einen weiteren Schritt eine der beiden Flanken (5, 6) des Stabmessers (10) nur mit einer Schruppfläche der Schleifscheibe (12) geschliffen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Messen der Geometrie des Kalibriermessers eine absolut messende Messvorrichtung eingesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für das Messen der Geometrie des Kalibriermessers eine vergleichend messende Messvorrichtung eingesetzt wird, die die gemessene Geometrie des Kalibriermessers mit den Abmessungen einer Kalibrierlehre vergleicht.