Deckel S11 Radiusschleifmaschine

Deckel SII Werkzeugmaschine 1

MICHAEL DECKEL 
FEINMECHANIK
SII
Technische lnformation
Schleifen von Stufenbohrern

Die in dieser lnformationsschrift beschriebenen Schleiftechniken für Stufenbohrer können sinngemäβ auf Formsenker und Stufenreibahlen übertragen werden.
Es werden Arbeítsbeispiele für rechtsschneidene Stufenbohrer angeführt. Linksschneidende Stufenwerkzeuge werden entsprechend mit zum Teil spiegelbildlicher Maschineneinstellung geschliffen.
Damít dieses Heft übersichtlich bleibt, war es leider nötig, häufig Hinweise auf die technischen lnformationsschriften
„Die Drall- und Hinterschleifeinrichtung",
„Die opto-elektronische Meßeinrichtung und
„Die Abrichteinrichtung" zu geben.

Das Schleifen der beiden Spanflächen des Bohrers wird nicht erläutert. Diese Arbeit sollte vor dem Rundschleifen der einzelnen Bohrerdurchmesser auf einer Flächenschleifmaschine unter Kühlmittel durchgeführt werden.

Rundschleifen von Durchmesser 10 und Stufenlänge 8

• Endmaß 12 mm in den Endmaßhalter einlegen (für Stufenlänge 12).
• Stufenlänge einstellen. Übermaß für Bohrerspitze berücksichtigen.
• Durch kurze Rechtslinks-Bewegung der Teilkopfspindel wird jede Schneide einzeln (Schleifscheibe verschiebt weniger) auf den Durchmesser 10 rundgeschliffen.

Rundschleifen von Durchmesser 16 und Stufenlänge 12

• Endmaß 12 herausnehmen und Werkzeugschlitten wieder auf Anschlag fahren.
• Durchmesser 16 wie Durchmesser 10 rundschleifen.

Rundschleifen der Schräge 45°

• Schleifscheibe auf 45° abrichten (siehe auch unsere Informationsschrift "Die Abrichteinrichtung", Seite 6-15).
• Bohrer zur Schleifscheibe zustellen, bis der Durchmesser 16 leicht angeschliffen wird.
• Bohrer axial zustellen, bis der Punkt B (Stufenlänge 12) erreicht ist.

In eigener Sache: Auf unseren Bildern fehlt gelegentlich die Schutzhaube für die Schleifscheibe. Wir haben die Schutzhaube immer dann weggelassen, wenn dadurch das Bild aussagekräftiger wurde. Bei der praktischen Arbeit sollten Sie natürlich immer die Schleifscheiben-Schutzhaube verwenden.

Freischleifen der Stufenschneide 2

• Freiwinkel am Schleifkopf einstellen.
• Spanfläche des Bohrers durch Drehen der Teilkopfspindel horizontal stellen.
• Schleifscheibenachse etwas unter Bohrerachse stellen.
• Bohrer beim Freischleifen solange zur Schleifscheibe zustellen, bis von der vorgeschliffenen Fläche nur eine feine Fase (ca. 0,02 mm) übrig bleibt.

Freischleifen der Stufenschneide 3

• Kegelwinkel 45° am Universal Teilkopf einstellen.
• Kegelschneide wie Stufenschneide 2 freischleifen.

Die über der Bohrermitte liegenden Spanflächen führen beim Freischleifen der Kegelschneiden u. U. zu einer Verzerrung des Kegelwinkels. Durch Korrektur der Winkel-einstellung am Universal-Teilkopf kann diese Verzerrung ausgeglichen werden.

Freischleifen der Stirnschneide 1

• Spitzenwinkel am Universal Teilkopf einstellen.
• Teilkopfspindel bzw. Stufenbohrer so nach rechts drehen, dass sich beim Freischleifen der Stirnschneide die gewünschte Schrägstellung der Querschneide einstellt.
• Bohrer solange zur Schleifscheibe zustellen, bis die Stufenlänge 8 mm erreicht ist. Messen der Stufenlänge z. B. mit Schieblehre.

Freischleifen der Durchmesser 10 und 16

• Spanflächen des Bohrers durch Drehen der Teilkopfspindel waagerecht stellen.
• Freiwinkel am Schleifkopf einstellen.
• Anschlag W I für Begrenzung des Schleifhubes setzen.
• Bohrer solange zur Schleifscheibe zustellen, bis der Rundschliff auf die gewünschte Fasenbreite abgeschliffen ist.

Auf den Seiten 9-6 bis 9-7 wird das Schleifen von Stufenschneiden mit der opto-elektronischen Meßeinrichtung beschrieben. Die Meßarbeit ist dabei vereinfacht dargestellt. Es wird vor allem vernachlässigt, dass die Spanflächen des Flachbohrers über dessen Mittelachse liegen. Schräge Stufenschneiden z. B. müssen deshalb beim Messen in die Bohrermitte bzw. durch die Bohrermittte gedreht werden.

Im Gegensatz zu unserem Beispiel kann es günstiger sein, Stufenform und Stufenabstand schon beim Rundschleifen mit der Meßeinrichtung auf Fertigmaß zu schleifen. Das Freischleifen geschieht dann ohne Meßeinrichtung nur nach Rundschliffase. Zum Schleifen mit der opto-elektronischen Messeinrichtung siehe auch unsere Informationsschrift "Die opto-elektronische Meßeinrichtung.

In diesem Beispiel sollen die Stufenschneiden 1 und 2 auf Maß geschliffen und freigeschliffen werden. Die übrigen Bereiche des Werkzeuges sind bereits fertiggestellt. Auf den Stufen ist ein Aufmaß (grau angedeutet). Der Stufenbohrer wird rechtsschneidend ausgeführt. Hinweise zum Schleifen der Spanflächen und zum Rundschleifen siehe Seite 9-2.

Freischleifen der Stufenschneide 1

• Universal Teilkopf auf Schneidenwinkel 15° schwenken.
• Spanfläche des Bohrers durch Drehen der Teilkopfspindel horizontal stellen.
• Freiwinkel am Schleifkopf einstellen.
• Meßeinrichtung auf Punkt E des Bohrers fahren und Fadenkreuz auf Schneidenwinkel 15° schwenken. X- und Y-Anzeige auf 0 stellen.
• Meßeinrichtung bis zur X-Anzeige 10 fahren 
• Schleifscheibenachse etwas unter Bohrerachse stellen.
• Bohrer zur Schleifscheibe zustellen, bis die Stufenschneide das Fadenkreuz 15° erreicht.

Freischleifen der Stufenschneide 2

• Universal Teilkopf auf Schneidenwinkel 70° schwenken.
• Meßvorrichtung auf X-Anzeige 15,00 (10 + 5) und auf Durchmesser D fahren. Drehbares Fadenkreuz auf Schneidenwinkel 70° stellen.
• Bohrer zur Schleifscheibe zustellen bis die Stufenschneide das Fadenkreuz 70° erreicht.

Bei schlanken Kegeln an kurzen Stufenbohrern muß aus räumlichen Gründen mit kleinen Topfscheiben gearbeitet werden.

Auf den Seiten 9-8 bis 9-13 wird das Schleifen der Stufenlängen mit gleichzeitigem Freischleifen der Stufenschneiden am drallgenuteten Stufenbohrer beschrieben. Es wird darüber hinaus gezeigt, wie Bohrerdurchmesser an drallgenuteten Werkzeugen bis auf eine Rundschliffase freigeschliffen werden.

Es wird mit der opto-elektronischen Meßeinrichtung gearbeitet.

Falls der Bohrerdurchmesser und die Span-Nuten geschliffen werden müssen, siehe unseren Hinweis auf Seite 9-2 und unsere Informationsschrift "Die Drall- und Hinterschleifeinrichtung".

In diesem Beispiel sollen Form und Abstand der Stufenschneiden 1 und 2 geschliffen und dabei gleichzeitig axial-radial freigeschliffen werden. Auf den Stufen ist ein Aufmaß (grau angedeutet). Die Durchmesser 8 und 12 sind bereits rundgeschliffen, die Bohrerspitze ist fertiggeschliffen. Der Stufenbohrer wird rechtsschneidend ausgeführt.

Schleifen der Stufenschneide 1

• Komponentenwinkel K (z. B. 15°) am Werkzeugträger und Universal Teilkopf einstellen (siehe auch unsere Informationsschrift "Die Drall- und Hinterschleifeinrichtung").
• Freischliffsteigung am Sinuslineal einstellen (Berechnung siehe Seite 9-21).
• Linealanschläge L1 und L2 setzen. Sie begrenzen die Freischleifbewegung.
• Schleifscheibe abrichten. Fase 45° mit Abrichteinrichtung abrichten. Schleifscheibe stirnseitig ca. 1 mm tief freisetzen.
• Schleifspindel ca. 1 mm unter Teilkopfspindelachse stellen (siehe dazu unseren Hinweis auf Seite 9-10 oben).
• Meßvorrichtung auf Eckpunkt E des Bohrers fahren und drehbares Fadenkreuz auf 45° stellen. X- und Y-Anzeige auf 0 stellen
• Meßvorrichtung bis zur X-Anzeige 15,00 fahren. 
• Bohrer und Schleifscheibe mittels Querschlitten, Stellschraube am Sinuslineal und Schleifspindelverstellung so aufeinander zustellen, bis die Stufenschneide den Durchmesser 8 und das Fadenkreuz 45° erreicht. Zum Zustellen siehe unseren Hinweis "Der Hinterschleifschlitten", Seite 9-21.

Freischleifbewegung und Drall der Span-Nut beeinflussen den Profilwinkel der Stufenschneide. Das Profil der Schleifscheibe muss also u. U. nach dem ersten Schleifen korrigiert werden (max. 0,5-2°).

Beim Freischleifen von Stufenschneiden mit der Drall- und Hinterschleifeinrichtung ergeben sich aus der Freischleifbewegung unvermeidliche Profilverzerrungen für die Stufenschneiden. Diese Verzerrungen können durch vertikale Versetzung der Schleifspindelachse zur Teilkopfachse minimiert werden. Die in unseren Beispielen genannten Versetzungsmaße sind Erfahrungswerte bei Schleifscheibendurchmesser 100 und bei Freischliffsteigung für Stahlbearbeitung.

Allgemein gilt: Kleine Schleifscheibendurchmesser und kleine Freischliffsteigung — kleiner Achsversatz. Große Schleifscheibendurchmesser und Große Freischliffsteigung - großer Achsversatz.

Freischleifen der Stufenschneide 2

• Schleifscheibe abrichten.
  Radíus 2 mit Abrichteinrichtung abrichten. Schleifscheibe stirnseitig ca. 1 mm tief freisetzen.
• Schleifspindelachse ca. 3 mm unter Teilkopfachse stellen (siehe dazu unseren Hinweis oben).

Meßeinrichtung bis zur X-Anzeige 35,00 (15 + 20) und zur Y-Anzeige 4,00 (Durchmesser 16) fahren.

• Bohrer und Schleifscheibe mittels Querschlitten, Stellschraube am Sinuslineal und Schleifspindelverstellung so aufeinander zustellen, bis die Stufenschneíde die Radiuslinie 2 und den
  Durchmesser 12 erreicht.

Freischliff und Bohrerdrall beeinflussen das Radiusprofil am Stufenbohrer:

• der geschliffene Radius wírd etwas gröβer als der Radius der Schleifscheibe,
• die Radiusform ist nicht exakt.

Das Schleifergebnis kann bis auf ca. 0,03 mm Radiusgenauigkeit durch folgende Maßnahmen verbessert werden:

• Achsversetzung Schleifspindel/Teilkopfspindel etwas verringern oder vergröβern.

Bei lnnenradius am Werkstück

• Radius an der Schleifscheibe ca. 5-10% kleiner abrichten.

Bei Außenradius am Werkstück

• Radius an der Schleifscheibe ca. 5-10% gröβer abrichten.

Das Freischleifen der Bohrerdurchmesser auf Rundschliffase kann auf der SII mit Hilfe der Drall- und Hinterschleifeinrichtung auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Die folgende Methode ist häufig am wirtschaftlichsten und gibt dem Stufenbohrer eine gute Form. Die Außenseite des Hinterschleiflineals dient dabei als Führung für die Drallbewegung des Stufenbohrers und als Anschlag für die Freischleifbewegung bzw. als Anschlag für die Bildung der Rundschliffase.

Freischleifen des Durchmessers 8 auf Rundschliffase

• Drallsteigung des Stufenbohrers am Sinuslineal einstellen. Falls diese nicht bekannt ist, kann sie mit der SII gemessen werden (siehe dazu unsere Informationsschrift "Die Drall- und Hinterschleifeinrichtung").
• Universal Teilkopf und Werkzeugträger auf 0 stellen.
• Schleifscheibe stirnseitig plan abrichten. 
• Führungsrolle außen am Hinterschleiflineal anlegen.
• Bohrer (Eckpunkt E) an die Schleifscheibe heranführen und so um seine Achse drehen (mittels Teilkopfspindel und Stellschraube am Sinuslineal), daß die zu schleifende Schneide etwa 20º-30º über der Bohrermitte liegt (Voreinstellung der Breite der Rundschliffase).
• Anschlag W I so setzen, daß beim Freischleifen des Durchmessers 8 keinesfalls die Schneidkante der Stufenschneide 1 angeschliffen wird.
• Stufenbohrer zur Schleifscheibe zustellen und Durchmesser 8 durch kurze Rechtslinks-Bewegung der Teilkopfspindel bei gleichzeitiger Zustellung in Achsrichtung des Bohrers freischleifen. Die Breite der Rundschliffase gegebenenfalls mittels Stellschraube am Sinuslineal korrigieren. 
  ACHTUNG! Beim Freischleifen der ersten Schneide nicht die zweite Schneide anschleifen.

Der Freischliffbetrag, häufig ca. 5% des Durchmessers, ist hier ca. 0,4 mm. Die Breite der Rundschliffase, meist ca. 10% des Durchmessers, ist hier 0,8 mm. Der Durchmesser 12 des Bohrers wird im Prinzip wie der Durchmesser 8 freigeschliffen.

Auf den Seiten 9-14 bis 9-17 wird das gleichzeitige axial-radiale Freischleifen von Bohrerdurchmesser und Stufenschneide beschrieben. Dabei wird besonders auf die Probleme eingegangen, die beim bogenförmigen Freischleifen (Hinterschleifen) von rechtwinkligen Stufenschneiden auftreten.

In diesem Beispiel sollen der Durchmesser 8 mit Stufenschneide 1 und der Durchmesser 12 mit Stufenschneide 2 axial und radial freigeschliffen werden. Die Bohrerspitze ist fertiggeschliffen. Die Stufen und Durchmesser sind vorgeschliffen. Das Aufmaß ist grau angedeutet. Der Bohrer wird rechtsschneidend ausgeführt. Es wird mit der opto-elektronischen Meßeinrichtung gearbeitet.

Freischleifen von Durchmesser 8 und Stufenschneide 1

• Komponentenwinkel K am Werkzeugträger und Universal Teilkopf einstellen.
• Freischliffsteigung am Sinuslineal einstellen.
• Linealanschläge L 1 und L2 setzen (Begrenzung der Freischleifbewegung).
• Schleifscheibe an Umfang und Stirnseite mit Abrichteinrichtung rechtwinkelig abrichten.
• Schleifspindelachse ca. 3 mm unter Teilkopfspindelachse stellen. Die Achsversetzung ist ein Erfahrungswert (siehe unseren Hinweis Seite 9-10 oben).
• Meßvorrichtung auf Bohrermitte bzw. Teilkopfspindelachse stellen (siehe dazu unsere Informationsschrift "Die opto-elektronische Meßeinrichtung Seite 8-17).
• Y-Anzeige auf 0 stellen. Meßvorrichtung nach links bis zur Y-Anzeige 4,00 (Durchmesser 8) fahren. Meßvorrichtung längs des Bohrers verstellen, bis das Fadenkreuz die Stirnschneide des Bohrers erreicht. X-Anzeige auf 0 stellen.
• Meßvorrichtung bis zur X-Anzeige 6,00 fahren.
• Bohrer und Schleifscheibe mittels Querschlitten, Stellschraube am Sinuslineal und Schleifspindelverstellung so aufeinander zustellen, bis die Stufenschneide und der Durchmesser das Bohrers das Fadenkreuz erreichen. Zum Zustellen siehe unseren Hinweis "Der Hinterschleifschlitten", Seite 9-21.

Freischleifen von Durchmesser 12 und Stufenschneide 2

• Meßvorrichtung auf X-Anzeige 8,00 und Y-Anzeige 6,00 (Durchmesser 12) fahren.
• Bohrer und Schleifscheibe mittels Querschlitten, Stellschraube am Sinuslineal und Schleifspindelverstellung so aufeinander zustellen, bis die Stufenschneide und der Durchmesser des Bohrers das Fadenkreuz erreichen.

Ist die Achsversetzung zwischen Schleif- und Teilkopfspindel nicht richtig gewählt, bewirkt dies eine Verzerrung des Stufenprofils.

Es gilt weiter folgendes:

• Verzerrung geringer, je kleiner der Durchmesser der Schleifscheibe,
• Verzerrung größer, je größer die Freischliffsteigung,
• Verzerrung größer, je größer das am Stufenwerkzeugverhältnis D/d

Hinweis:
Durch den Drall des Bohrers und die Freischleifbewegung ergibt sich eine ansich günstige Verjüngung der Bohrerdruchmesser nach hinten. Falls diese zu kräftig ausfällt, muß die Schleifscheibe vor dem Fertigschleifen stirnseitig mit korrigiertem Winkel abgerichtet werden.

Schlanke Stufenwerkzeuge können beim Stufenschleifen mit Hilfe von Gegenlager und Spezialreitstock sicher abgestützt werden. Die Zentrierspitzen des Spezialreitstocks sind wechselbar, in Achsrichtung federnd gelagert und gleichen Längenänderungen des Werkstückes (Schleifwärme) aus.

In diesem Beispiel sollen die Stufenschneide und die Bohrerspitze geschliffen werden. Der Durchmesser ist bereits rund geschliffen. Das Aufmaß der Bohrerspitze (Aufmaße grau angedeutet) wird als Zentrierkegel benutzt. Der Stufenbohrer wird rechtsschneidend ausgeführt. Es wird mit der opto-elektronischen Meßvorrichtung gearbeitet.

Freischleifen der Stufenschneide

• Komponentenwinkel am Universal Teilkopf und Werkzeugträger einstellen.
• Gegenlager mit Spezialreitstock und Hohlspitze am Universal Teilkopf montieren.
• Freischliffsteigung am Sinuslineal einstellen und Linealanschläge L 1 und L2 setzen (Begrenzung der Freischleifbewegung).
• Schleifscheibe abrichten. Fase 60° mit Abrichteinrichtung abrichten. Schleifscheibe stirnseitig ca. 1 mm tief freisetzen.
• Schleifspindel ca. 1 mm unter Teilkopfspindel stellen (siehe dazu unseren Hinweis Seite 9-10 oben).
• Bohrer zur Schleifscheibe zustellen, bis der Durchmesser etwas angeschliffen wird und die Stufenschneide voll ausgebildet ist. Zum Zustellen siehe unseren Hinweis „Der Hinterschleifschlitten" (Seite 9-21). Freischleifen des Durchmessers d bis auf eine Rundschliffase durch Drahtfreischliff wie beim Schaftfräser.

Schleifen der Bohrerspitze

• Spitzenwinkel des Bohrers am Universal Teilkopf einstellen.
• Freiwinkel am Schleifkopf einstellen.
• Meßvorrichtung auf Eckpunkt E des Bohrers fahren. X- und Y-Anzeige auf 0 stellen.
• Meßvorrichtung auf X 15,00 fahren. Drehbares Fadenkreuz auf den Winkel der Bohrerspitze stellen.
• Bohrer so um seine Achse drehen, dass beim nachfolgenden Schleifen der Bohrerspitze die gewünschte Schrägstellung der Querschneide erreicht wird.
• Bohrer zur Schleifscheibe zustellen, bis die Bohrerspitze das Fadenkreuz erreicht. Bohrer dabei mit der Hand oder dem Stützblatt des Gegenlagers abstützen oder besser mittels Zwischenbüchse kurz spannen.

Berechnung der Freischliffsteigung Die Freischliffsteigung kann über den mittleren Durchmesser Dm der Stufenschneide berechnet werden. Im Beispiel ist der Freiwinkel 6°. Freischliffsteigung = Dm x π x tan6° = 12 x 3,14 x 0,105 = 3,96 mm

Der Hinterschleifschlitten 
Der Hinterschleifschlitten bietet den Vorteil, dass der Werkzeugträger für die Hinterschleifbewegung nicht benötigt wird. Der Werkzeugträger kann deshalb auch beim axial-radialen Freischleifen (Hinterschleifen) in seiner 0-Stellung bleiben. Die Zustellung erfolgt einzeln mittels Längsschlitten (Anschlagschraube und Anschlag W 1) sowie Querschlitten und Schleifspindelverstellung, also ohne gegenseitige Beeinflussung (direkte Zustellung).

Die Empfehlungen beziehen sich auf Trockenschliff und Maschinenführung von Hand. Für eine hohe Abtragsleistung und geringe Schleifwärme sollten die Schleifscheiben grundsätzlich so grob und weich wie möglich gewählt werden.

Die erläuterten Abrichttechniken sind nur bei Kunststoffgebundenen Bornitrid- und Diamant-Schleifscheiben anzuwenden.

Die im I. Abschnitt eingesetzte Abrichtscheibe ist eine bakelit-gebundene Siliziumkarbid-Schleifscheibe, Korngröße 180, Ø 150 x 32. Sie kann universell zum Profilieren der genannten Schleifscheiben verwendet werden.

Im 2. Abschnitt wird zum Planabrichten von stirnseitigen Schleifbelägen ein Siliziumkarbid-Pulver mit Korngröße 100-180 verwendet.

Abrichten mit Siliziumkarbid-Schleifscheibe

• Abrichtscheibe in den Universal Teilkopf spannen.
• Werkzeugträger auf den Profilwinkel der Schleifscheibe stellen.
• Schleifscheibe mit 25 m/sec. drehen lassen.
• Abrichtscheibe so zur Schleifscheibe zustellen, dass sie von der Schleifscheibe zum Drehen gebracht wird (Gleichlaufabrichten).
• Wenn nötig, die Teilkopfspindel an den Rändelringen mit der Hand abbremsen, so dass sich die Abrichtscheibe mit ca. 15-20 m/sec. dreht.
• Abrichtscheibe mittels Werkzeugschlitten hin und her bewegen und bis zum gewünschten Abtrag an der Schleifscheibe zustellen.
• Nach dem Abrichtvorgang die Schleifscheibe mit den handelsüblichen Schärfsteinen aufrauhen.

Abrichten mit Siliziumkarbid-Pulver

• Siliziumkarbid-Pulver auf eine ebene Platte aus Grauguss oder Glas streuen.
• Etwas Petroleum zusetzen und Pulver zu Brei verrühren.
• Schleifscheibe mit Belagseite auf die Abrichtplatte legen und unter ständigem Drehen mit kreisender Bewegung abrichten (Planlauf der Schleifscheibe beachten).
• Schleifscheibe reinigen.