EP0569770A1 - Method for manufacturing a grinding tool - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a grinding tool, preferably for profile grinding.
- the tool consists of a base body which corresponds to the shape of the workpiece to be manufactured from its radial section profile; it is coated with a single-layer layer of abrasive crystals, preferably CBN or diamond, by means of a galvanic or chemical process.
- These tools have a mostly metallic base body, which has already been precisely profiled and corresponds to the profile that the finished grinding tool must have in order to generate the desired profile shape on the workpiece when the tool moves in the kinematics specified by the machine .
- the profile of the base body is smaller than the target profile by an equidistant amount; this difference is filled in that a single-layer coating of abrasive crystals, preferably diamond or boron nitride, is applied and fixed by a chemical or galvanic process.
- Such tools do not require a dressing process, but can be used directly in production. It is crucial for the quality of the tool, however, that the galvanic or chemical fixing process takes place in such a way that only a single layer of abrasive particles is formed on the entire working surface of the tool.
- the invention is therefore based on the object of creating a novel method for producing such a grinding tool which ensures an enlargement of the chip chambers and thus leads to an increase in the efficiency of the tool.
- the solution to the problem by the invention is characterized in that the galvanic or chemical coating of the base body of the grinding wheel is carried out with a mixture of abrasive crystals and non-cut crystals or grains of similar dimensions to that of the abrasive grains and that before the tool is used for the first time Crystals or grains that cannot be cut can be removed or at least reset by a mechanical, chemical or electrochemical process.
- the crystals that cannot be cut are preferably glass crystals.
- a single-layer, densely packed coating of abrasive crystals and crystals or grains that cannot be cut is first formed, as in the conventional tool.
- the proportion of the non-cutting crystals or grains in the total mixture should preferably be between 30 and 70 percent by volume. Since - if the abrasive crystals and crystals that cannot be cut are mixed well - the grains will statistically adhere to the metallic base body, chip chambers will be distributed evenly over the working surface of the grinding tool, which will result after the crystals that have not been cut out have been removed.
- the grinding tool manufactured with the new method achieves a longer service life, since there are better machining conditions after sufficiently large chip chambers are available for the grinding chips. For the same reason, there is a better oil supply at the interface.
- the grinding tool 1 consists of a base body 2, which corresponds to the profile of the workpiece to be manufactured from its radial section profile. It was first coated with a mixture of abrasive crystals 3 and non-cutable crystals or grains 4 of the same size as that of the abrasive grains 3 (see FIG. 2). The abrasive crystals 3 and the non-cutable crystals 4 were fixed here by a galvanic process; Nickel was used here as the fixing material, so that the grains are bound to the base body 2 by a nickel layer 5.
- the crystals or grains that cannot be cut must either be removed by a mechanical, chemical or electrochemical process, or at least reset.
- the result of the procedure is shown in FIG. 3: only a remainder 6 remains of the detached crystals which cannot be cut, but this has no significance for the grinding process.
- Large savings chambers have now formed between the abrasive crystals 3, which ensure the correct and efficient use of the grinding tool.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, vorzugsweise für das Profilschleifen. Das Werkzeug besteht aus einem Grundkörper, der von seinem Radialschnittprofil her der zu fertigenden Form des Werkstucks entspricht; er ist mit einer einlagigen Schicht von Abrasivkristallen, vorzugsweise CBN oder Diamant, mittels eines galvanischen oder chemischen Verfahrens beschichtet.The invention relates to a method for producing a grinding tool, preferably for profile grinding. The tool consists of a base body which corresponds to the shape of the workpiece to be manufactured from its radial section profile; it is coated with a single-layer layer of abrasive crystals, preferably CBN or diamond, by means of a galvanic or chemical process.
Insbesondere in der Großserienfertigung von Zahnrädern, vor allem in der Pkw-Industrie, stellt bis heute die Herstellung qualitativ hochwertiger Zahnräder einen hohen Aufwand dar. Nachdem die Zahnräder im Regelfall durch Wälzfräsen oder Walzstoßen vorbearbeitet sind, werden die Zahnflanken zwecks Erhöhung der Lebensdauer gehärtet. Einerseits durch die relativ ungenaue Vorbearbeitung und andererseits durch das Härten (Härteverzüge) ist die Profilgenauigkeit des Zahnrades nicht ausreichend, um den sehr hohen Qualitätsanforderungen hinsichtlich Tragfähigkeit, Geräuschverhalten, Schwingungsarmut, Komfort etc. zu genügen. Daher schließt sich in der Regel ein Hartfeinbearbeitungsverfahren an, mit dem dem Zahnflankenprofil die exakte Kontur verliehen wird. Dabei werden mittlerweile auch im Pkw-Bereich Profilgenauigkeiten in einem Toleranzband von wenigen Mikrometern verlangt.The production of high-quality gears is still a major effort, especially in the large-scale production of gears, especially in the car industry. After the gears are usually pre-processed by hobbing or rolling, the tooth flanks are hardened to increase their service life. On the one hand due to the relatively imprecise preparation and on the other hand due to hardening (hardening distortion), the profile accuracy of the gear is not sufficient to meet the very high quality requirements with regard to load capacity, noise behavior, low vibration, comfort etc. This is why a hard fine machining process is usually followed, which gives the tooth flank profile the exact contour. In the meantime, profile accuracies within a tolerance band of a few micrometers are also required in the passenger car sector.
Für die Hartbearbeitung haben sich überwiegend Schleifverfahren durchgesetzt, z.B. das Formschleifen, das Teilwälzschleifen oder das kontinuierliche Wälzschleifen. Im Bereich des Formschleifens haben sich galvanisch beschichtete CBN-Schleifscheiben bewährt, die im Gegensatz zu den konventionellen, abzurichtenden Schleifscheiben eine wesentlich höhere Standmenge erreichen und hohen Qualitätsanforderungen genügen.For hard machining, grinding methods have prevailed, for example form grinding, partial hob grinding or continuous hob grinding. In the area of form grinding, galvanically coated CBN grinding wheels have proven themselves, in contrast to the conventional, grinding wheels to be dressed achieve a significantly higher tool life and meet high quality requirements.
Diese Werkzeuge weisen einen meist metallischen Grundkörper auf, der bereits exakt auf Profil gebracht worden ist und demjenigen Profil entspricht, das das fertige Schleifwerkzeug besitzen muß, um - bei Bewegung des Werkzeugs in der von der Maschine vorgegebenen Kinematik - die gewünschte Profilform am Werkstück zu erzeugen. Das Profil des Grundkörpers ist jedoch um einen äquidistanten Betrag kleiner als das Sollprofil; diese Differenz wird dadurch ausgefüllt, daß ein einschichtiger Belag aus Abrasivkristallen, vorzugsweise Diamant oder Bornitrid, aufgebracht und durch einen chemischen oder galvanischen Prozeß fixiert wird. Solche Werkzeuge bedürfen keines Abrichtvorganges, sondern können direkt in der Fertigung eingesetzt werden. Entscheidend für die Qualität des Werkzeugs ist jedoch, daß der galvanische oder chemische Fixierungsprozeß in der Art und Weise abläuft, daß sich an der gesamten Arbeitsfläche des Werkzeugs stets nur ein einschichtiger Belag aus Abrasivpartikeln bildet.These tools have a mostly metallic base body, which has already been precisely profiled and corresponds to the profile that the finished grinding tool must have in order to generate the desired profile shape on the workpiece when the tool moves in the kinematics specified by the machine . However, the profile of the base body is smaller than the target profile by an equidistant amount; this difference is filled in that a single-layer coating of abrasive crystals, preferably diamond or boron nitride, is applied and fixed by a chemical or galvanic process. Such tools do not require a dressing process, but can be used directly in production. It is crucial for the quality of the tool, however, that the galvanic or chemical fixing process takes place in such a way that only a single layer of abrasive particles is formed on the entire working surface of the tool.
Im praktischen Einsatz solcher Werkzeuge haben sich jedoch eine Reihe von Nachteilen herausgestellt: Die Abrasivkristalle lagern sich beim galvanischen bzw. chemischen Fixierungsprozeß dicht nebeneinander ab, so daß Korn neben Korn zu liegen kommt. Die für den Zerspanungsprozeß notwendigen Sparkammern zwischen den Körnern sind daher sehr klein, was zu Problemen führt, wenn dem Werkzeug eine hohe Zerspanleistung abgefordert wird, d.h. wenn ein möglichst hoher Wert für das vom Werkstück abgetragene Zerspanungsvolumen pro Zeiteinheit angestrebt ist. Wird ein solches Schleifwerkzeug trotzdem hoch belastet, ist ein früheres Standzeitende zu erwarten, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Hartfeinbearbeitungsverfahrens sinkt. Bedingt durch die relativ kleinen Spankammern wird zudem die Abfuhr der Schleifspäne durch das Kühlschmiermittel erschwert, woraus sich eberfalls das Abfallen der Leistungswerte des Werkzeugs erklären läßt.However, a number of disadvantages have emerged in the practical use of such tools: the abrasive crystals are deposited close together in the galvanic or chemical fixing process, so that grain comes to lie next to grain. The savings chambers between the grains necessary for the machining process are therefore very small, which leads to problems when the tool is required to have a high machining performance, i.e. if the highest possible value for the machining volume removed from the workpiece per unit of time is aimed for. If such a grinding tool is nevertheless subjected to high loads, an earlier service life can be expected, which reduces the economy of the hard fine machining process. Due to the relatively small chip chambers, the removal of the grinding chips by the cooling lubricant is also made more difficult, which also explains the drop in the performance values of the tool.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren für die Herstellung eines solchen Schleifwerkzeugs zu schaffen, das eine Vergrößerung der Spankammern sicherstellt und so zu einer Erhöhung der Effizienz des Werkzeugs führt.The invention is therefore based on the object of creating a novel method for producing such a grinding tool which ensures an enlargement of the chip chambers and thus leads to an increase in the efficiency of the tool.
Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische bzw. chemische Beschichtung des Grundkörpers der Schleifscheibe mit einer Mischung aus Abrasivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern ähnlicher Abmessungen wie die der abrasiven Körner erfolgt und daß vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren wieder herausgelöst oder zumindest zurückgesetzt werden. Die nicht schneidfähigen Kristalle sind dabei vorzugsweise Glaskristalle.The solution to the problem by the invention is characterized in that the galvanic or chemical coating of the base body of the grinding wheel is carried out with a mixture of abrasive crystals and non-cut crystals or grains of similar dimensions to that of the abrasive grains and that before the tool is used for the first time Crystals or grains that cannot be cut can be removed or at least reset by a mechanical, chemical or electrochemical process. The crystals that cannot be cut are preferably glass crystals.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren bildet sich zunächst - wie beim konventionellen Werkzeug - ein einschichtiger, dicht gepackter Belag aus Abrasivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern aus. Durch das Herauslösen oder zumindest Zurücksetzen der nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner entstehen dann jedoch zwischen den Abrasivkristallen größere Zwischenräume, die als Spankammern fungieren. Der Anteil der nicht schneidenden Kristalle oder Körner an der Gesamtmischung soll vorzugsweise zwischen 30 und 70 Volumenprozent betragen. Da sich - gutes Vermischen der Abrasivkristalle und nicht schneidfähigen Kristalle vorausgesetzt - die Anlagerung der Körner am metallischen Grundkörper statistisch vollziehen wird, ergeben sich über die Arbeitsflache des Schleifwerkzeugs gleichmäßig verteilte Spankammern, die nach dem Herauslösen der nicht schneidfähigen Kristalle entstehen.In the method according to the invention, a single-layer, densely packed coating of abrasive crystals and crystals or grains that cannot be cut is first formed, as in the conventional tool. By loosening or at least putting back the non-cutable crystals or grains, however, there are larger gaps between the abrasive crystals, which act as chip chambers. The proportion of the non-cutting crystals or grains in the total mixture should preferably be between 30 and 70 percent by volume. Since - if the abrasive crystals and crystals that cannot be cut are mixed well - the grains will statistically adhere to the metallic base body, chip chambers will be distributed evenly over the working surface of the grinding tool, which will result after the crystals that have not been cut out have been removed.
Dadurch erreicht das mit dem neuartigen Verfahren hergestellte Schleifwerkzeug eine höhere Standzeit, da bessere Zerspanungsverhältnisse gegeben sind, nachdem ausreichend große Spankammern für die Schleifspäne zur Verfügung stehen. Aus demselben Grund kommt es auch zu einer besseren Ölversorgung an der Schnittstelle.As a result, the grinding tool manufactured with the new method achieves a longer service life, since there are better machining conditions after sufficiently large chip chambers are available for the grinding chips. For the same reason, there is a better oil supply at the interface.
In der Zeichnung ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Schleifwerkzeug dargestellt.
Figur 1 zeigt einen Radialquerschnitt des rotationssymmetrischen Schleifwerkzeugs,Figur 2 stellt einen Ausschnitt aus der Arbeitsfläche des Schleifwerkzeugs dar, und zwar unmittelbar nach der erfindungsgemäßen Beschichtung, undFigur 3 zeigt denselben Ausschnitt aus der Arbeitsfläche, wobei jetzt die nicht schneidfähigen Kristalle aus der Arbeitsfläche des Werkzeugs herausgelöst bzw. zurückgesetzt worden sind.
- FIG. 1 shows a radial cross section of the rotationally symmetrical grinding tool,
- FIG. 2 shows a section of the working surface of the grinding tool, specifically immediately after the coating according to the invention, and
- FIG. 3 shows the same detail from the work surface, the crystals which cannot be cut have now been removed or reset from the work surface of the tool.
Das Schleifwerkzeug 1 besteht aus einem Grundkörper 2, der von seinem Radialschnitt-Profil her dem zu fertigenden Profil des Werkstücks entspricht. Er wurde zunächst mit einer Mischung aus Abrasivkristallen 3 und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern 4 derselben Abmessung wie die der abrasiven Körner 3 beschichtet (siehe Figur 2). Die Fixierung der Abrasivkristalle 3 und der nicht schneidfähigen Kristalle 4 erfolgte hier durch einen galvanischen Prozeß; als Fixierungsmaterial wurde hier Nickel verwendet, so daß die Körner durch eine Nickelschicht 5 an den Grundkörper 2 gebunden sind.The
Vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs müssen die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren entweder herausgelöst, zumindest aber zurückgesetzt werden. Das Ergebnis der Prozedur ist in Figur 3 dargestellt: Von den herausgelösten, nicht schneidfähigen Kristallen ist hier nur ein Rest 6 übriggeblieben, der jedoch für den Schleifprozeß keine Bedeutung hat. Zwischen den Abrasivkristallen 3 haben sich nunmehr große Sparkammern gebildet, die einen einwandfreien und effizienten Einsatz des Schleifwerkzeugs gewährleisten.Before the tool is used for the first time, the crystals or grains that cannot be cut must either be removed by a mechanical, chemical or electrochemical process, or at least reset. The result of the procedure is shown in FIG. 3: only a
- 11
- SchleifwerkzeugGrinding tool
- 22nd
- GrundkörperBasic body
- 33rd
- AbrasivkristalleAbrasive crystals
- 44th
- Nicht schneidfähige KristalleCrystals that cannot be cut
- 55
- NickelschichtNickel layer
- 66
- Rest eines nicht schneidfähigen KristallsRemaining of a crystal that cannot be cut
Claims (3)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung mit einer Mischung aus Abrasivkristallen (3) und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern (4) ähnlicher Abmessungen wie die der Abrasivkristalle (3) erfolgt und daß vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren wieder herausgelöst oder zumindest zurückgesetzt werden.Process for producing a grinding tool, preferably for profile grinding, which consists of a base body (2) which, in terms of its radial section profile, corresponds to the shape of the workpiece to be produced, which is coated with a single-layer layer of abrasive crystals, preferably CBN or diamond galvanic or chemical process is coated,
characterized by
that the coating with a mixture of abrasive crystals (3) and non-cuttable crystals or grains (4) of similar dimensions to that of the abrasive crystals (3) and that the non-cuttable crystals or grains are used by a mechanical, chemical or electrochemical process can be removed or at least reset.
Applications Claiming Priority (2)
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