DE3924262C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Richten von scheibenförmigen Werkzeugen.

Bei der Fertigung von scheibenförmigen Werkzeugen jeder Art tritt ein gemeinsames Problem auf: Das Richten der Bleche entsprechend den erforderlichen Toleranzwerten, die für die Planheit beim Arbeitseinsatz gefordert werden, vgl. Bartz, E. "Untersuchungen an Kreissägeblättern für Holz, Fehler und Spannungsprüfverfahren", Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums Nordrhein-Westfalen Nr. 51, 1953; Bartz, E. "Vergleichende Untersuchungen über das Spannen von Kreissägeblättern mit Maschinen und Richthämmern" Holz als Roh- und Werkstoff 21 (1964), 244.250; Friebe, E. "Steifheit und Schwingungsverhalten von Kreissägeblättern für die Holzbearbeitung" Dr.-Ing. Dissertation, TU Braunschweig, 1973 und Münz, U. V. "Vorspannungszustand und Arbeitsverhalten von Kreissägeblättern" Holz als Roh- und Werkstoff 36 (1978), 345-352. Dieser Arbeitsgang wird einmal im Anschluß an die Wärmebehandlung ausgeführt ("Schwarzrichten") und zum anderen abschließend am fertig bearbeiteten Werkzeug wiederholt ("Blankrichten"). Im letzten Fall muß die Oberflächenverformung so gering gehalten werden, daß möglichst keine sichtbaren Abdrücke oder Markierungen auf der Oberfläche der Werkzeuge verbleiben, oder daß sie zumindest innerhalb der Schleifzugabe des Fertigschleifens liegen.

Der Arbeitsgang ist Handarbeit, und die Werkzeugqualität hängt im wesentlichen von der Qualifikation des Facharbeiters ab und bildet dadurch einen Engpaß in der Fertigungskapazität. Der Richtvorgang selbst wird wie folgt ausgeführt: Das Blech wird auf einen Amboß aufgelegt und vom Blechrichter visuell mit Hilfe eines Lineales beurteilt. Planheitsunterschiede von 0,01 mm in inneren Bereichen der Ronde müssen ausgeglichen werden, da sie sich in äußeren Bereichen, d. h. im Schneidbereich der Werkzeuge beim Arbeitseinsatz zu höheren Werten summieren können. Abweichungen von der Planheit werden mit Hammerschlägen korrigiert, dabei werden Hämmer mit unterschiedlichen Kopfformen verwendet, je nach Erfordernis mit größeren oder kleineren spitzen Winkeln und Spitzenradien der Hammerpinnen.

Der Richteffekt wird dadurch erreicht, daß Hammer und Amboß an den Berührungsflächen mit dem Blech unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen. Eine Materialverformung während des Hammerschlages findet von der Plattenebene aus gesehen nur auf der Seite statt, wo der kleinere Berührungsradius zu einer höheren Flächenpressung führt.

Die hinsichtlich der Plattenmittenebene einseitigen Beanspruchungen bewirken Spannungsunterschiede in oberflächennahen Schichten der Proben, was bei dem Bestreben des Spannungsausgleichs zu einem Verziehen der Bleche führt. Dieser Effekt wird gezielt beim Richten der Bleche angewendet, wobei durch geeignete Wahl der Richtparameter und der Positionierung der Verformungsstellen eine Verkleinerung der Planheitsabweichungen erreicht wird.

Liegen die Bleche als Schneidentragkörper, d. h. noch ohne Bestückung vor, so kann in einigen Fällen das Richten durch Rollenrichtmaschinen erfolgen. Beim Bestücken der Kreissägeblätter, sei es durch Löten oder Elektronenstrahlschweißen, erfolgt ein erneuter Verzug der Werkzeuge. Dieser Verzug ist nur durch gezielte örtliche Bearbeitung zu beheben. Dieser Arbeitsgang wird bisher durch den Sägenrichter mit Hammerschlägen ausgeführt. Das manuelle Bearbeiten der Werkzeuge liefert keine reproduzierbaren Arbeitsergebnisse, und die Produktivität ist gering.

Aus der DE-OS 35 34 796 ist ein Verfahren zur Überführung einer elastischen Werkstückverformung in eine plastische Werkstückverformung mittels Laserstrahlung bekannt, wobei das umzuformende Werkstück mit Hilfe von Einspannmitteln elastisch vorgespannt wird, was umständlich ist und einen hohen Aufwand erfordert. Der Laser ist dreidimensional verfahrbar angeordnet. Die Einspannmittel werden verwendet, um eine definierte geometrische Verformung des Werkstückes zu erzeugen im elastischen Bereich, und es wird dazu ein Laser benutzt, um die Verformungsspannung abzubauen.

Die US-PS 39 09 584 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dynamischen Auswuchten eines drehbaren Teiles. Das drehbare Teil weist hierzu Materialeinlagen auf, die mittels Laserstrahlung beaufschlagbar sind zum Entfernen wenigstens von Teilen dieses Materials, um Unwuchten auszugleichen. Das Material kann flüssig, fest oder pulverförmig sein. Die Unwucht wird mit Hilfe eines Unwuchtsensors gemessen, dessen Meßsignale den Laser steuern. Diese Druckschrift offenbart somit einen abtragenden Prozeß, während es sich bei dem eingangs genannten Verfahren um ein Richtverfahren ohne Materialabtragung handelt.

Die DE-OS 27 07 278 betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der radialen Abmessungen eines in einer Werkzeugmaschine bearbeiteten Werkstückes. Die Überprüfung der radialen Abmessungen erfolgt mit Hilfe eines mechanischen, mit einer Tasterscheibe versehenen Meßtasters.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Richten von scheibenförmigen Werkzeugen anzugeben, durch das (die) das Richten maschinell automatisch - unabhängig vom Können des Facharbeiters - durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die Lehre gemäß Anspruch 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist im Anspruch 2 angegeben.

Weiterbildungen der Vorrichtung nach Anspruch 2 sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird durch den Laser lokalspezifische Energie induziert, um Eigenspannungen zu erzeugen, die einen geometrischen Verzug des Werkstückes bewirken zur Erzielung eines Richteffektes. Das Werkstück richtet sich durch die Erzeugung der Eigenspannungen selbst. Es ist eine Berechnung der mit Wärme zu behandelnden Orte des Werkzeuges in Abhängigkeit von den gemessenen Planheitsabweichungen und eine gezielte Erzeugung von Eigenspannungen durch Laserstrahlerwärmung des Werkzeuges an den berechneten Orten unter Berücksichtigung der jeweiligen technologischen Randbedingungen vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Aufgabenlösungen kann das Richten von scheibenförmigen Werkzeugen automatisch maschinell unabhängig vom Können eines Facharbeiters durchgeführt werden. Die Arbeitsergebnisse sind absolut reproduzierbar. Der Einsatz der Erfindung ermöglicht eine erhebliche Produktivitätssteigerung in der Fertigung von scheibenförmigen Werkzeugen. Der Kapazitätsengpaß, der durch die Fixierung des Richtarbeitsganges auf den personalintensiven Einsatz weniger Facharbeiter hervorgerufen wurde, wird durch die Flexibilität, die Reproduzierbarkeit und die Automatisierbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beseitigt. Flexible Bearbeitungseinrichtungen, wie z. B. eine Laserbearbeitungsmaschine, sind schnell auf einen Produktwechsel und auf Variantenvielfalt einstellbar. Übliche Laserbearbeitungsmaschinen sind mit CNC-Steuerungen ausgerüstet. Dies bietet die Möglichkeit, sie in den elektronischen Daten- und Informationsfluß eines Unternehmens direkt zu integrieren. Da schon andere Arbeitsgänge, wie das Konturschneiden der Werkzeugronden, mit dem Laser durchgeführt werden, läßt sich das Richten auf einer Laserbearbeitungsanlage voll in die Fertigungsfolge der Werkzeugherstellung einbinden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungs­ form einer Vorrichtung zum Richten von scheibenförmigen Werkzeugen und

Fig. 2 schematisch eine zweite Ausführungs­ form einer Vorrichtung zum Richten von scheibenförmigen Werkzeugen.

Gleiche Bauteile in den Figuren der Zeichnung sind zur Verein­ fachung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 zeigt ein scheibenförmiges, vermittels einer Dreh­ vorrichtung 2 in Drehbewegung versetzbares Trennwerkzeug 4, dessen axiale Planheitsabweichung mittels eines inkrementalen Wegtasters 6 abgetastet wird. Ein Drehgeber 8, der auf der Rotationsachse des Werkzeuges befestigt ist, dient der Ermitt­ lung des Drehwinkels des Trennwerkzeuges. Der Wegtaster 6 und der Drehgeber 8 gehören zu einer Meßeinrichtung 10, die die Signale des Wegtasters 6 und des Drehgebers 8 zusammenfaßt.

Zum Richten des Trennwerkzeuges wird eine Bearbeitungsoptik 11 eingesetzt, die einen Laser 12 zur Wärmebehandlung des Trenn­ werkzeuges aufweist.

Das analoge Wegsignal des Wegtasters 6 wird in einem Trägerfre­ quenzmeßverstärker 13 verstärkt und durch einen A/D-Wandler 14 digitalisiert. Der gemessene Drehwinkel des Trennwerkzeuges dient als Eingangsgröße für eine Einrichtung 16 zur Lagerege­ lung. Die Signale der Einrichtung 16 und des A/D-Wandlers 14 werden in einer elektronischen Auswerteeinheit (z. B. Rechner) 18 weiterverarbeitet. In der Auswerteeinheit 18 werden die Daten zur Lokalisierung von Unebenheiten des Trennwerkzeuges errechnet. Anschließend werden durch einen Algorithmus, basie­ rend auf den jeweiligen technologischen Grundlagen, die geome­ trischen Daten ermittelt, die der Positionierung des Laser­ strahles 19 des Lasers 12 zur Wärmebehandlung zugrundegelegt werden. Diese werden von der Auswerteeinheit einer Einrichtung 20 zur Lasersteuerung übermittelt, die den Laser 12 und eine Positioniereinrichtung (nicht gezeigt) ansteuert. Die Drehvor­ richtung 2, die Bestandteil der Meßeinrichtung 10 ist, ist gleichzeitig als Halterung für das Trennwerkzeug und Positio­ nierachse 22 im Laserbearbeitungsprozeß vorgesehen, da durch die Laserstrahlung keine Kräfte auf die präzise Vorrichtung wirken. Zur Positionierung des Trennwerkzeuges dient die Ein­ richtung 16 zur Lageregelung.

Die Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zum Richten von Trennwerkzeu­ gen, bei der der Wegtaster 6 der Ausführungsform nach Fig. 1 durch einen verschleißfreien, laseroptischen Abstandsmesser 30 ersetzt ist. Die Meßsignale dieses Abstandsmessers werden im Verstärker 13 verstärkt und im A/D-Wandler 14 digitalisiert, dessen Ausgangssignale zusammen mit ortsbezogenen Daten in der Auswerteeinheit (z. B. Rechner) 18 weiterverarbeitet werden zur Ermittlung und Lokalisierung von Unebenheiten des Trennwerkzeu­ ges. Unter Berücksichtigung der jeweiligen Technologiedaten werden in der Auswerteeinheit 18 die geometrischen Daten zur horizontalen Positionierung des Trennwerkzeuges und des Laser­ strahles 19 (X-Y-Richtung) ermittelt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Richten von scheibenförmigen, drehbar angeordneten Werkzeugen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Vermessung der Oberflächengeometrie des Werkzeuges in Abhängigkeit vom Drehwinkel,
• - Ermitteln der geometrischen Lage von Planheitsabweichungen in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Werkzeuges aus den Meßdaten,
• - Ermittlung von geometrischen Positionierungsdaten für einen über dem Werkzeug anzuordnenden Laserstrahl,
• -Positionierung des Laserstrahls nach Maßgabe der jeweils ermittelten Positionierungsdaten,
• - örtliche Wärmebehandlung des Werkzeuges mit dem Laserstrahl zum Ausgleich der jeweiligen Unebenheiten durch Erzeugung definierter Eigenspannungen.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Drehvorrichtung zum Drehen des Werkzeuges, gekennzeichnet durch

• - eine Meßeinrichtung (10) zur Messung der axialen Planheitsabweichung und des zugeordneten Drehwinkels,
• - eine Auswerteeinrichtung (18) zur Ermittlung der geometrischen Lage der Planheitsabweichungen des Werkzeuges aus den Meßdaten sowie zur Ermittlung von geometrischen Positionierungsdaten über einen auf den jeweiligen technologischen Grundlagen basierenden Algorithmus,
• - eine Einrichtung (20, 16) zur Lagesteuerung eines Laserstrahles auf der Grundlage der Positionierungsdaten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (10) zur Messung der Planheitsabweichung einen mechanischen Abstandsmesser (6) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Abstandsmesser ein Wegtaster ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Messung der Planheitsabweichung einen berührungslos arbeitenden Abstandsmesser (30) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der berührungslos arbeitende Abstandsmesser eine laseroptische Einrichtung ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung (2), die gleichzeitig als Werkzeughalterung ausgebildet ist, verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (10) einen dem Abstandsmesser (6, 30) nachgeschalteten Verstärker (13) aufweist, dessen Ausgangssignale einem A/D-Wandler (14) zugeführt werden, dessen digitalisierte Ausgangssignale in die Auswerteeinrichtung (18) eingegeben werden.