DD206754A5 - Verfahren und vorrichtung zum feinprofilieren von mit superharten werkstoffen beschichteten werkzeugen - Google Patents

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Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN UND EINE VORRICHTUNG ZUM FEINPROFILIEREN VON MIT SUPERHARTEN WERKSTOFFEN, BEISPIELSWEISE KUBISCH KRISTALLINEM BORNITRID ODER DIAMANT BESCHICHTETEN WERKZEUGEN MIT VORGEGEBENEM PROFIL. WAEREND ES ZIEL DER ERFINDUNG IST, DAS FEINPROFILIEREN VON MIT SUPERHARTEN WERKSTOFF BESCHICHTETEN WERKZEUGEN AUF WIRTSCHAFTLICHE WEISE ZU ERREICHEN, BESTEHT DIE AUFGABE DARIN, EIN VERFAHREN UND EINE VORRICHTUNG ZUM FEINPROFILIEREN VON MIT SUPERHARTEM WERKSTOFF BESCHICHTETEN WERKZEUGEN MIT VORGEGEBENEM PROFIL ZU SCHAFFEN, WELCHE DAS EINHALTEN HOECHSTER GENAUIGKEITEN BEZUEGLICH DES VORGEGEBENEN PROFILS ERMOEGLICHEN. DIE AUFGABE WIRD ERFINDUNGSGEMAESSDERART GELOEST, DASS DAS SICH DREHEND ANGETRIEBENE WERKZEUG IM BEREICH SEINER SCHNEIDFLAECHE DURCH EINEN TANGENTIAL ZUM WERKZEUG AUSGERICHTETEN, ENTSPRECHEND DER VORGEGEBENEN SCHNEIDFLAECHENKONTUR DES WERKZEUGES BAHNGESTEUERTEN, GEBUENDELTEN ELEKTRONEN-ODER LASERSTRAHL DURCH VERDAMPFEN DER AUS DEM SOLLPROFIL HERVORSTEHENDEN KRISTALLSPITZEN PROFILIERT WIRD.

Description

2 A 7 5 2 4- 3 "^" Berlin, den 11. 5. 198:
-AP B 24 B / 247 524/3 61 329/25/37
"Verfahren und Vorrichtung zum Feinprofilieren von mit superharten Werkstoffen beschichteten Werkzeugen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung sum Peinprofilieren von mit superharten Werkstoffen, beispielsweise kubisch kristallinem Bornitrid oder Diamant, beschichteten Werkzeugen, insbesondere von einschichtig beschichteten Werkzeugen mit vorgegebenem Profil.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Zur Herstellung von Werkstücken mit komplizierter Außen- oder Innenkontur, insbesondere von Verzahnungen, werden neben metallischen Präswerkzeugen keramische Profilschleifscheiben verwendet, die infolge ihres Verschleißes häufig nachgerichtet werden müssen. Hierfür werden separate oder an der Maschine angeordnete Abrichtvorrichtungen verwendet, deren Abrichtewerkzeuge aus einer hochwertigen Metallegierung oder aus Diamanten bestehen.
In letzter Zeit werden in zunehmendem laß Schleifwerkzeuge verwendet, bei denen ein metallischer Grundkörper mit einem superharten Werkstoff, beispielsweise mit kubisch kristallinem Bornitrid oder Diamant,, beschichtet ist. Diese Werkzeuge besitzen eine sehr große Genauigkeit und eine laiige Standzeit, so daß bisher auf ein Abrichten verzichtet worden ist.
Palis mit einem mit superhartem Werkstoff beschichteten Werkzeug eine Bearbeitung mit extrem hoher Genauigkeit durchgeführt
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werden soll, ist es erforderlich, die Schneidfläche derartiger Werkzeuge feinzuprofliieren, um die aus dem Sollprofil hervorstehenden !Teile des superharten Werkstoffes zu entfernen. Sine derartige Peinprofilierung ist beispielsweise erforderlich, wenn mit einem mit superhartem Werkstoff beschichteten Werkzeug eine Genauigkeit erzielt werden soll, die im Bereich weniger Mikron liegt. Bine solche Feinprofilierung von mit superhartem Werkstoff beschichteten Werkzeugen scheiterte bisher daran, daß die bekannten Abrichtwerkzeuge keine genügende Härte für den Prof ili eriingsvorgang besitzen,
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, das Peinprofilieren von mit superharten Werkstoffen beschichteten Werkzeugen auf wirtschaftliche Weise zu erreichen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Torrichtung zum I?einprofilieren von mit superhartem Werkstoff beschichteten Werkzeugen mit vorgegebenem Profil zu schaffen, welche das Einhalten höchster Genauigkeiten bezüglich des vorgegebenen Profils ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das sich drehend angetriebene Werkzeug im Bereich seiner Schneidfläche durch einen tangential sum Werkzeug ausgerichteten, entsprechend der vorgegebenen Kontur des Werkzeuges bahngesteuerten, gebündelten Elektronen- oder Laserstrahl durch Verdampfen der aus dem Sollprofil hervorstehenden Kristallspitζen profiliert wird.
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Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Hochenergiestrahles, wie er beispielsweise durch die bekannten Slektronen- oder Laserstrahlen gebildet wird, läßt sich auf wirtschaftliche Weise eine Peinprofilierung auch der superharten Schneidfläche eines diamant- oder bornitrid-beschichteten Werkzeuges erreichen, "weil der gebündelte und tangential zum Werkzeug ausgerichtete Strahl bei seinem Verlauf über die vorgegebene Kontur des Werkzeuges bei dem sich drehenden Werkzeug diejenigen Kristallspitzen oder Kristallteile verdampft, die aus dein Sollprofil des Werkzeuges hervorstehen. Auf diese Weise läßt sich auch bei einschichtig beschichteten Werkzeugen eine Oberflächengenauigkeit erreichen, die innerhalb weniger Mikron liegt. Insbesondere bei einschichtig beschichteten Werkzeugen, die auf der Oberfläche ihres metallischen Grundkörpers nur eine Lage von Kristallen besitzen, schafft das erfindungsgemäße Verfahren eine bis jetzt unbekannte Genauigkeit. Diese galvanisch beschichteten Werkzeuge besitzen in jüngster Zeit eine zunehmende Bedeutung.
Da es bei mehrschichtig beschichteten Werkzeugen, bei denen eine keramische, metallische oder Kunstharz-Bindung zwischen metallischem Grundkörper und superharter Beschichtung verwendet wird, vorkommen kann, daß bei der erfindungsgemäßen Peinprofilierung die Bindungsstoffe schmelzen und damit die vorhandenen Spankammern zwischen den Kristallen auffüllen, wird gemäß einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, nach dem Feinprofilieren entsprechend dem Sollprofil die Schneidfläche des Werkzeuges erneut aufzurauhen. Dieses Aufrauhen kann bei mehrschichtig belegten Werkzeugen mit Metallbindung durch eine elektrolytische Aufrauhung vorgenommen werden. Bei Werkzeugen mit einer keramischen oder Kunstharz-Bindung kann das Aufrauhen durch Verwendung eines
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Silicium-Karbid enthaltenden Steines erfolgen, der nach dem Peinprofilieren über das Sollprofil des Werkzeuges geführt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des voranstehend beschriebenen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, das das drehend antreibbare Werkzeug und das den 31ektronen- oder Laserstrahl erzeugende Gerät derart gelagert sind, daß eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeug und dem tangential zum Werkzeug ausgerichteten Elektronen- oder Laserstrahl entlang einer vorgegebenen Bahn durchführbar ist. Die Relativbewegung kann einerseits dadurch erfolgen, daß das den Hochenergie-Strahl erzeugende Gerät entlang einer Bahn bewegt wird, während sich das zu profilierende Werkzeug dreht. Andererseits ist es möglich, das sich drehende Werkzeug entlang einer Kurve au bewegen, welche der vorgegebenen Kontur des Werkzeuges entspricht, wogegen das den Hochenergie-Strahl erzeugende Gerät ortsfest angeordnet ist.
Mt der Erfindung wird erstmals eine Möglichkeit geschaffen, die Schneidfläche von mit superharten Werkstoffen beschichteten Werkzeugen mit höchster Genauigkeit zu profilieren, und zwar unter Binsatz von praktisch verschleißlosen Profiliergeräten.
Ausführungsbeispiel
Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden· Es zeigen:
Pig. 1: die Peinprofilierung einer Profilierschleifscheibe mittels eines Hochenergie-Strahles in perspektivischer Ansicht und
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Pig. 2: eine vergrößerte Darstellung eines Teilschnittes durch die zu profilierende Schleifscheibe.
In Pig. 1 ist als Werkzeug eine Profilschleifscheibe dargestellt, die um eine Achse 2 drehbar gelagert ist. Der Querschnitt der Profilschleifscheibe ist im oberen Teil schraffiert eingezeichnet. Dieser Querschnitt läßt erkennen, daß die Profilschleifscheibe aus einem metallischen Grundkörper 3 besteht, der im Bereich seiner Schneidfläche mit einer Beschichtung 4 aus superhartem Werkstoff versehen ist. Als superharter Werkstoff kommt beispielsweise Diamant oder kubisch kristallines Bornitrid in ]?rage.
Wie insbesondere aus der in größerem Maßstab gezeichneten Pig. 2 hervorgeht, ragen gerade bei einschichtig beschichtetem Grundkörper 3 Spitzen der den superharten Werkstoff bildenden Kristalle aus dem eingezeichneten Sollprofil hervor. Diese unerwünschte üngenauigkeiten bei der Bearbeitung ergebenden Kristallspitζen werden verdampft, wenn gemäß der zeichnerischen Darstellung ein gebündelter Elektronen- oder Laserstrahl 5, welcher tangential zu der sich drehenden Profilschleifscheibe ausgerichtet ist, entlang der Kontur der Schneidfläche geführt wird. Diese Schneidflächenkontur 6 ist in Pig. 1 eingezeichnet.
Die dieser Schneidflächenkontur 6 entsprechende Relativbewegung zwischen dem den Elektronen- oder Laserstrahl 5 erzeugenden Gerät 7 und der Profilschleifscheibe kann durch eine bahngesteuerte Bewegung entweder der Profilschleifscheibe oder des Gerätes 7 erfolgen. Selbstverständlich ist es auch möglich die Relativbewegung durch gleichzeitige Bewegung beider Teile hervorzurufen.
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Während bei einem einschichtig mit superhartein Werkstoff belegten Grundkörper 3 ein Aufrauhen der feinprofilierten Schneidfläche nicht erforderlich sein wird, kann es bei mehrschichtig belegten Werkzeugen vorkommen, daß die die Beschichtung 4 auf dem Grundkörper 3 haltende Bindung, die entweder aus Metall, Kunstharz oder keramischem Werkstoff besteht, beim Peinprofilierungsvorgang teilweise schmilzt und demgemäß die Spankammern in der Schneidfläche auffüllt. In diesem lall kann nach dem Feinprofilieren die Schneidfläche aufgerauht werden, und zwar entweder durch elektrolytische Aufrauhung bei Verwendung einer metallischen Bindung oder durch mechanische Aufrauhung, beispielsweise durch Verwenden eines Silicium-Karbid-Steines, wenn als Bindung keramische Werkstoffe oder Kunstharz verwendet worden sind.
Die zeichnerische Darstellung zeigt, daß mit dem voranstehend beschriebenen Verfahren mit superharten Werkstoffen beschichtete Werkzeuge beliebiger Kontur mit höchster Genauigkeit profiliert werden können, ohne daß die Geräte zur Durchführung dieses Feinprofilierungsvorganges einem Verschleiß unterworfen sind.

Claims (3)

  1. 7524 3 -τ- 61829
    Brfindungsanspruch
    1· Verfahren zum Feinprofilieren von mit superharten Werkstoffen, "beispielsweise kuMsch kristallinem Bornitrid oder Diamant, beschichteten Werkzeugen, insbesondere von einschichtig beschichteten Werkzeugen mit vorgegebenem Profil, gekennzeichnet dadurch, daß das sich drehend angetriebene Werkzeug (1) im Bereich seiner Schneidfläche durch einen tangential zum Werkzeug (1) ausgerichteten, entsprechend der vorgegebenen Schneidflächenkontur (6) des Werkzeuges (1) bahngesteuerten, gebündelten Elektronen- oder Laserstrahl (5) durch Verdampfen der aus dem Sollprofil hervorstehenden Kristallspitζen profiliert wird.
  2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach dem ieinprofilieren entsprechend dem Sollprofil die Schneidfläche aufgerauht -wird.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das drehend antreibbare Werkzeug (1) und das den Slektronen- oder Laserstrahl (5) erzeugende Gerät (7) derart gelagert sind, daß eine Relativbewegung, zwischen dem Werkzeug (1) und dem tangential zum Werkzeug (1) ausgerichteten Elektronen- und Laserstrahl (5) entlang einer vorgegebenen Bahn durchführbar ist,
    Hierzu 1 Seite Zeichnung
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