DD227073B1

DD227073B1 - Verfahren zum abrichten eines zylindrischen schleifkoerpers einer kugelfoermigen oberflaeche

Info

Publication number: DD227073B1
Application number: DD26681384A
Authority: DD
Inventors: Martin Waldmann
Original assignee: Mikromat Dresden Betrieb
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1989-09-13
Also published as: DD227073A1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abrichten eines zylindrischen Schleifkörpers zur Erzeugung einer kugelförmigen Oberfläche an einem feststehenden Werkstück auf einer Koordinatenschleifmaschine.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Das Schleifen von Kugelkappen und Kugelzonen ist an und für sich bekannt. So ist in der DE OS 3125915 ein Verfahren zum Herstellen einer Vorratskathode und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens offenbart, wobei gegenüber einem rotierenden Werkstück ein mit mindestens dreifacher Drehzahl drehender Schleifkörper in einer um einen Drehpunkt oszillierenden Bewegung am Werkstück und am Abrichtkörper so vorbeibewegt wird, daß sich eine konkave, kugelkalottenförmige Emissionsfläche bildet und die kugelförmige Kante des Schleifkörpers bei jeder Umdrehung mit dem genannten Radius der Kalotte neu abgerichtet wird. Diese Lösung kann auf Koordinatenschleifmaschinen nicht übertragen werden, da der Schleifvorgang mit einer vollständig anderen Maschinenkinematik am feststehenden Werkstück erfolgt. Insbesondere bietet diese Maschinenkinematik keine Möglichkeit zum Abrichten einer kugelförmigen Scheibe oder eines Scheibensegmentes mit definierter Lage des Kreisbogenmittelpunktes.

In der DE OS 2907936 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen eines Werkstückes offenbart, wobei das Werkstück in einem drehbaren Spannfutter angeordnet ist, das um seine Achse gedreht und außerdem das Werkstück um eine weitere Achse gedreht wird, die rechtwinklig zur anderen Drehachse verläuft. Dadurch wird das Werkstück um eine sich drehende Sägescheibe gedreht, und dabei Material von der Vorderkante des Werkstücks abgenommen. Bei diesen Werkstücken handelt es sich vorzugsweise um Edel- oder Halbedelsteine. Diese Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch nur für relativ kleine Werkstücke, wie auch in den OS angegeben, einsetzbar. Sie sind jedoch kaum für mittlere und gar nicht für große Werkstücke einsetzbar. Der dabei zu treibende Aufwand für das Drehen und Schwenken der Werkstücke dürfte zu groß werden, bzw. den Maschinen zu unförmige Abmessungen aufzwingen.

Es ist weiterhin bekannt, auf Koordinatenschleifmaschinen mit entsprechend abgerichteten Schleifscheiben Werkstückoberfläche in Form einer Kugelkappe oder einer Kugelzone durch Schleifen zu erzeugen. Es sind mehrere Verfahren, rein geometrisch betrachtet, geeignet, eine exakte Kugeloberfläche zu erzeugen, und zwar:

1. Einstechschleifen mit einer kreistonnenförmigen Scheibe,

2. Schleifen mit einer kugelförmigen Scheibe und

3. Schleifen mit einer zylindrischen Schleifscheibe

Die prinzipiellen Nachteile dieser Verfahren sind:

zu 1. Das Abrichten der Schleifscheibe als Kreistonnenkörper mit definierter Lage des Kreisbogenmittelpunktes ist relativ aufwendig. Die Scheibe ist nur in einem kleinen Durchmesserbereich anwendbar. Außerdem ist beim Einstechschleifen keine sehr hohe Formgenauigkeit und Oberflächengüte zu erreichen.

zu 2. Die Abrichtdrehachse und die Maschinenachsen müssen eine exakte Lagezuordnung haben, und diese Lagezuordnung muß auch beim Abrichten aufrechterhalten werden.

zu 3. Die exakte Kugeloberfläche wird durch die Scheibenkante erzeugt. Die beim Schleifen unvermeidliche Abnutzung der Kante wirkt sich in voller Größe als Formfehler der erzeugten Kugeloberfläche aus. Nach jedem Abrichten muß der tiefste Punkt der Schleifscheibe erneut mit der Planetenspindel in Übereinstimmung gebracht werden. Die dafür benötigten Arbeitsgänge, wie Schleifen von Kontrollstücken und deren optische Auswertung, sind für den Werkstattbetrieb ungeeignet.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung von kugelförmigen Oberflächen zu entwickeln, mit dem die Herstellung dieser Formen an Werkstücken ökonomischer möglich ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abrichten eines zylindrischen Schleifkörpers zur Erzeugung von kugelförmigen Oberflächen auf Koordinatenschleifmaschinen zu schaffen, das mit der vorhandenen Maschinenkinematik erfolgt und ohne aufwendige Prüf- und Justierarbeitsgänge das anschließende Schleifen hochgenauer Kalotten am feststehenden Werkstück ermöglicht

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der zylindrische Schleifkörper auf einen Durchmesser D₅, der um einen Betrag

D₅A größer ist als der zu schleifende Kalottenradius —— · л/2, abgerichtet und mit seiner Rotationsachse um 45° geneigt zur

D< Planetenspindelachse eingestellt wird, daß der Abrichtdiamant danach im Abstand des Kalottenradius -^- von der

Planetenspindelachse positioniert und der Schleifkörper in radialer Richtung zur Planetenspindelachse zugestellt, in Rotation versetzt und in vertikaler Richtung der Planetenspindelachse auf- und abbewegt wird, bis die Phase des sich bildenden Kegelstumpfes eine Länge T = Dsa V2 aufweist, und daß daraufhin der abgerichtete Schleifkörper in dieser eingestellten

Dk Position in vertikaler Richtung auf das Werkstückzugestellt und eine Kalotte mit dem Kalottenradius geschliffen wird.

Vorteilhafterweise wird zuerst ein Kegelstumpf mit einer beliebigen Mantellänge T > D_Sa V2 erzeugt, wonach der Schleifkörper stirnseitig abgerichtet und der Kegelstumpf auf eine Mantellänge T = D_SA V2 gekürzt wird. Die Abmessungen des Schleifkörpers werden durch die Schleifaufgaben bestimmt. Die Größe des Schleifkörperdurchmesseraufmaßes Dsa wird dabei aus geometrischen und technologischen Werten ermittelt. Die optimale Länge T der Kegelstumpfmantellinie erhält man aus der Beziehung

T = D_SA · V2

Der mittlere Durchmesser der Mantellinie, d. h. der mittlere Angriffspunkt, liegt auf dem Durchmesser

wobei D_K der Durchmesser der zu schleifenden Kalotte, d. h. der Kugeloberfläche ist. Der Durchmesser des Schleifkörpers D₃ ist somit

Ds = D₀ + D_SA.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen Schleifkörper in seiner Lage zur Maschine nach der ersten Abrichtetappe, Fig. 2: den gleichen Schleifkörper nach der zweiten Abrichtetappe und Fig. 3: den vollständig abgerichteten Schleifkörper.

Ein Schleifkörper 1, dessen Rotationsachse 2 zur Planetenspindelachse 3 der Schleifmaschine um 45° geneigt ist, wird in drei Etappen mittels eines Abrichters 4 abgerichtet, und zwar zuerst auf einen Durchmesser D₃, der zum einen Betrag D_3A größer ist

als derzu schleifende Kalottenradius —— · л/2.

Danach wird der Abrichtdiamant 4 in einem Abstand von der Größe des Kalottenradius von der Planetenspindelachse 3 positioniert. Durch eine radiale Verschiebung des Schleifkörpers 1 in Richtung 5 der U-Achse erfolgt dann die Abrichtzustellung. Der Abrichtquerschub wird mittels der Z-Achse 6 parallel zur Planetenspindelachse 3 realisiert. Dadurch wird am freien Ende des Schleifkörpers 1 ein Kegelstumpf 7 erzeugt. Anschließend wird durch ein stirnseitiges Abrichten des Schleifkörpers 1 die Kegelstumpfmantellänge T auf einen Wert von der Größe

D₃A · V2 = T

verringert.

Die Größe des Schleifkörperaufmaßes Dsa wird in Abhängigkeit von der Schleifaufgabe aus geometrischen und technologischen Werten ermittelt.

Mit dem so abgerichteten Schleifkörper 1 wird dann geschliffen, ohne daß an seiner radialen Lage etwas geändert wird. Die Schleifzustellung erfolgt nur in Richtung 6, parallel der Planetenspindelachse 3. Der im Eingriff befindliche Teil des Schleifkörpers 1 ist der Kegelstumpf 7 mit seiner Mantellinie T. Dieser hat auf Grund seiner geringen Mantellänge nur eine minimale Gestaltsabweichung von der geometrischen Idealform. Durch die unvermeidbare Abnutzung des Schleifkörpers 1 nähert sich die Gestalt seiner Kegelstumpfmantellinie T während des Schleifprozesses immer mehr der Idealform, so daß als Arbeitsergebnis eine hochgenaue kugelförmige Oberfläche entsteht.

Claims

1. Verfahren zum Abrichten eines zylindrischen Schleifkörpers zur Erzeugung einer kugelförmigen Oberfläche an einem feststehenden Werkstück auf einer Koordinatenschleifmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Schleifkörper (1) auf einen Durchmesser D_s, der um einen

Betrag D_Sa größer ist als der zu schleifende Kalottenradius -^- · \/2, abgerichtet und mit seiner Rotationsachse (2) um 45° geneigt zur Planetenspindelachse (3) eingestellt wird, daß der Abrichtdiamant (4) danach im Abstand des Kalottenradius —φ- von der Planetenspindelachse (3) positioniert und der Schleifkörper (1) in radialer Richtung (5) zur Planetenspindelachse (3) zugestellt, in Rotation versetzt und in vertikaler Richtung (6) der Planetenspindelachse (3) auf- und abbewegt wird, bis die Phase des sich bildenden Kegelstumpfes (7) eine Länge T = Ds_A y/2 aufweist, und daß daraufhin der abgerichtete Schleifkörper (1) in dieser eingestellten Position in vertikaler Richtung (6) auf das Werkstück zugestellt und eine Kalotte mit dem Kalottenradius -^- geschliffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein Kegelstumpf (7) mit einer beliebigen Mantellänge T > DsaV2 erzeugt wird, wonach der Schleifkörper (1) stirnseitig abgerichtet und der Kegelstumpf (7) auf eine Mantellänge T = D_SA y/2 gekürzt wird.