DE4215525C2

DE4215525C2 - Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs

Info

Publication number: DE4215525C2
Application number: DE19924215525
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl Ing Kapp
Original assignee: KAPP WERKZEUGMASCH
Current assignee: KAPP WERKZEUGMASCH
Priority date: 1992-05-12
Filing date: 1992-05-12
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2012-05-13
Also published as: EP0569770A1; DE4215525A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, vorzugsweise für das Profilschleifen. Das Werkzeug besteht aus einem Grundkörper, der von seinem Radial schnittprofil her der zu fertigenden Form des Werkstücks ent spricht; er ist mit einer einlagigen Schicht von Abrasivkristal len, vorzugsweise CBN oder Diamant, mittels eines galvanischen oder chemischen Verfahrens beschichtet.

Insbesondere in der Großserienfertigung von Zahnrädern, vor al lem in der Pkw-Industrie, stellt bis heute die Herstellung qua litativ hochwertiger Zahnräder einen hohen Aufwand dar. Nachdem die Zahnräder im Regelfall durch Wälzfräsen oder Wälzstoßen vor bearbeitet sind, werden die Zahnflanken zwecks Erhöhung der Le bensdauer gehärtet. Einerseits durch die relativ ungenaue Vorbe arbeitung 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 Hartfeinbearbeitungsverfah ren an, mit dem dem Zahnflankenprofil die exakte Kontur verlie hen wird. Dabei werden mittlerweile auch im Pkw-Bereich Profil genauigkeiten in einem Toleranzband von wenigen Mikrometern ver langt.

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.

Derartige Werkzeuge sind beispielsweise aus der DE 37 28 447 C2 bekannt. Dort wird eine Formschleifscheibe beschrieben, die zwecks Ausgleich des langsam fortschreitenden CBN-Kornverschleißes im Mikrometerbereich spreizbar ausgebildet ist. Die dort beschriebenen Schleifscheiben, von denen die in der genannten Schrift erläuterte Erfindung ausgeht, sind dieselben, die dieser Erfindung zugrundeliegen.

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 Werkzeuges 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 Werkzeuges 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.

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 Spankammern 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 Zer spanungsvolumen pro Zeiteinheit angestrebt ist. Wird ein solches Schleifwerkzeug trotzdem hoch belastet, ist ein früheres Stand zeitende zu erwarten, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Hart feinbearbeitungsverfahrens sinkt. Bedingt durch die relativ kleinen Spankammern wird zudem die Abfuhr der Schleifspäne durch das Kühlschmiermittel erschwert, woraus sich ebenfalls das Ab fallen der Leistungswerte des Werkzeugs erklären läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neu artiges Verfahren für die Herstellung eines solchen Schleifwerk zeugs zu schaffen, das eine Vergrößerung der Spankammern sicher stellt und so zu einer Erhöhung der Effizienz des Werkzeugs führt.

Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die galvanische bzw. chemische Beschichtung des Grundkörpers der Schleifscheibe mit einer Mischung aus Abra sivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern ähnlicher Abmessungen wie die der abrasiven Körner erfolgt und daß vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs die nicht schneid fähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren wieder herausgelöst oder zumin dest zurückgesetzt werden. Die nicht schneidfähigen Kristalle sind dabei vorzugsweise Glaskristalle.

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 Zurück setzen der nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner entstehen dann jedoch zwischen den Abrasivkristallen größere Zwischen räume, 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 metalli schen Grundkörper statistisch vollziehen wird, ergeben sich über die Arbeitsfläche des Schleifwerkzeugs gleichmäßig verteilte Spankammern, die nach dem Herauslösen der nicht schneidfähigen Kristalle entstehen.

Dadurch erreicht das mit dem neuartigen Verfahren hergestellte Schleifwerkzeug eine höhere Standzeit, da bessere Zerspanungs verhältnisse gegeben sind, nachdem ausreichend große Spankammern für die Schleifspäne zur Verfügung stehen. Aus demselben Grund kommt es auch zu einer besseren Ölversorgung an der Schnitt stelle.

In der Zeichnung ist ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Schleifwerkzeug dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Radialquerschnitt des rotationssymmetrischen Schleifwerkzeugs,

Fig. 2 stellt einen Ausschnitt aus der Arbeitsfläche des Schleifwerkzeugs dar, und zwar unmittelbar nach der erfindungs gemäßen Beschichtung, und

Fig. 3 zeigt denselben Ausschnitt aus der Arbeitsfläche dar, wobei jetzt die nicht schneidfähigen Kristalle aus der Arbeits fläche des Werkzeugs herausgelöst bzw. zurückgesetzt worden sind.

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 be schichtet (siehe Fig. 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.

Vor dem erstmaligen Einsatz des Werkzeugs müssen die nicht schneidfähigen Kristalle oder Körner durch ein mechanisches, chemisches oder elektrochemisches Verfahren entweder herausge löst, zumindest aber zurückgesetzt werden. Das Ergebnis der Pro zedur ist in Fig. 3 dargestellt: Von den herausgelösten, nicht schneidfähigen Kristallen ist hier nur ein Rest 6 übriggeblie ben, der jedoch für den Schleifprozeß keine Bedeutung hat. Zwi schen den Abrasivkristallen 3 haben sich nunmehr große Spankam mern gebildet, die einen einwandfreien und effizienten Einsatz des Schleifwerkzeugs gewährleisten.

Bezugszeichenliste

1 Schleifwerkzeug
2 Grundkörper
3 Abrasivkristalle
4 Nicht schneidfähige Kristalle
5 Nickelschicht
6 Rest eines nicht schneidfähigen Kristalls

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, vorzugs weise für das Profilschleifen, das aus einem Grundkörper besteht, der von seinem Radialschnitt-Profil her der zu fertigenden Form des Werkstücks entspricht, der mit einer einlagigen Schicht von Abrasivkristallen, mittels eines galvanischen oder chemischen Verfahrens beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mit einer Mischung aus Abrasivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern ähnlicher Abmessungen wie die der Abrasivkristalle 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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht schneidfähige Kristalle Glaskristalle verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der nicht schneidenden Kristalle oder Körner an dem Gemisch aus Abrasivkristallen und nicht schneidfähigen Kristallen oder Körnern 30-70 Volumenprozent beträgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Abrasivkristalle CBN oder Diamant verwendet werden.