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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schleif- bzw. Schneidwerkzeug für eine Werkzeugmaschine mit Oszillationsantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
EP 0 881 023 A2 wird ein Schneid- und Schleifwerkzeug für eine Werkzeugmaschine beschrieben, die eine oszillierende Schwenkbewegung des Schneid- und Schleifwerkzeugs erzeugt. Das Schneid- und Schleifwerkzeug weist an einem Abtragungsgrundkörper eine Schneide auf, die mit Zähnen versehen ist. Der Abtragungsgrundkörper bildet mit einem Halterteil ein gemeinsames Bauteil, welches plattenförmig ausgebildet ist. Beim Antrieb wird die Schneide in der Ebene der Oszillationsbewegung geführt, wodurch geradlinige Nuten mit rechteckförmigem Querschnitt erzeugt werden können.
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Aus der
EP 0 487 948 B1 ist ein Schleif- bzw. Schneidwerkzeug für eine Handwerkzeugmaschine mit Drehoszillationsantrieb bekannt, das mit einem Abtragungsgrundkörper mit U-förmigem Querschnitt versehen ist, dessen Stirnseiten Schneidkanten bilden. Der U-förmige Querschnitt des Abtragungsgrundkörpers liegt mit radialem Abstand zur Drehachse der Werkzeugwelle, wobei die Schneidkante parallel versetzt zur Werkzeugachse liegt. Der U-förmige Abtragungsgrundkörper führt bei der Drehoszillationsbewegung eine Teilkreisbewegung aus, so dass mit diesem Schleif- bzw. Schneidwerkzeug nur kreisförmige Nuten mit festgelegtem Radius sowie der U-Form entsprechendem Querschnitt erzeugt werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen ein Schleif- bzw. Schneidwerkzeug für eine Werkzeugmaschine so auszubilden, dass Nuten mit beliebigem Verlauf und in effizienter Weise hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Das erfindungsgemäße Schleif- bzw. Schneidwerkzeug kann in Werkzeugmaschinen, insbesondere handgeführten Werkzeugmaschinen mit Oszillationsantrieb, vorzugsweise einem Drehoszillationsantrieb eingesetzt werden, um in die Oberfläche eines Werkstücks eine Nut bzw. eine Ausnehmung mit definierter Querschnittsgeometrie einzubringen. Der Verlauf der Nut ist hierbei grundsätzlich nicht von der Querschnittsgeometrie des Schleif- bzw. Schneidwerkzeugs abhängig. Vielmehr ist es möglich, beliebige Nutenverläufe zu erzeugen.
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Das Schleif- bzw. Schneidwerkzeug weist ein Halterteil auf, über das das Schneid- bzw. Schleifwerkzeug mit einer Werkzeugwelle der Werkzeugmaschine, die die Oszillationsbewegung ausführt, zu verbinden ist, sowie einen Abtragungsgrundkörper zur Werkstückbearbeitung. Der Abtragungsgrundkörper ist erfindungsgemäß als ein Hohlkörper ausgeführt, dessen Hohlraum einen Partikelableitungsraum für die während der Werkstückbearbeitung anfallenden Partikel – Späne und Schleifstaub – bildet. Unter einem Hohlkörper wird dabei insbesondere ein dreidimensionaler Körper verstanden, welcher einen im wesentlichen im Inneren liegenden Hohlraum zumindest in zwei Raumrichtungen mindestens teilweise umschließt bzw. gegenüber einem Außenraum abgrenzt. Insbesondere entsteht durch eine Oszillationsbewegung entlang einer Erstreckung des Hohlkörpers eine Bewegungskörper ähnlich einer Einhüllenden, wobei der Hohlkörper zumindest einen Teil einer Mantelfläche des Bewegungskörpers bildet. Der Hohlraum ist bezogen auf die Oszillationsbewegung der Werkzeugwelle so ausgeführt, dass die Längsachse des Hohlraums in der Ebene der Oszillationsbewegung liegt, welche das Schleif- bzw. Schneidwerkzeug ausführt. Dies bedeutet, dass die Schleif- bzw. Schneidseite des Hohlraums eine lineare, hin- und hergehende Bewegung ausführt, die vorzugsweise eine translatorische Bewegung ist, jedoch grundsätzlich auch eine Kreisbewegung sein kann, wobei die Bearbeitungsseite, welche mit dem Werkstück in Kontakt steht, auf einem Kreisbogen liegt, dessen Mittelpunkt von der Achse der Werkzeugwelle gebildet wird. Dadurch ist sichergestellt, dass bei der Oszillationsbewegung der Werkzeugmaschine das Schleif- bzw. Schneidwerkzeug eine Hin- und Herbewegung entlang eines Kreisbogens nach Art eines Pendels ausführt. Über ein entsprechendes Führen der Werkzeugmaschine können damit beliebige Nutenverläufe realisiert werden.
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Das Abtragen des beispielsweise porösen Werkstoffs zum Erzeugen der gewünschten Nut erfolgt über die radial außen liegende, dem Kreismittelpunkt abgewandte Außenseite des Hohlkörpers, der zu diesem Zweck eine Oberflächenstruktur aufweist, die ein Abtragen des Werkstoffes des zu bearbeitenden Werkstückes erlaubt, insbesondere raspel- oder feilenartig ausgebildet ist. Diese Oberflächenstruktur erstreckt sich zumindest an der Bearbeitungsaußenseite des Hohlkörpers, die in Kontakt mit dem Werkstück steht. Zweckmäßigerweise ist die gesamte Hohlkörperaußenseite mit einer derartigen Oberflächenstruktur versehen. Es kommt sowohl ein Auftragen von abrasiven Partikeln auf die Oberfläche des Hohlkörpers in Betracht, beispielsweise ein Kornmaterial wie Hartmetall, Diamant, Stein, Kunststoff, etc., das als Beschichtung aufgetragen wird, als auch ein Hohlkörper mit einstückig mit der Wandung ausgebildeten Schleif- bzw. Schneidkörpern, welche zweckmäßigerweise radial über die Außenseite des Hohlkörpers überstehen.
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Auch die Stirnseiten des Hohlkörpers bilden zweckmäßigerweise Schneidflächen, die bei der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Hohlkörpers jeweils in Kontakt mit dem Werkstück gelangen und Material abtragen. Vorteilhafterweise sind die Stirnseiten als Schneidkanten ausgebildet. Sie können wie die Außenseite des Hohlkörpers mit abtragenden Partikeln versehen sein, welche entweder separat ausgebildet und auf die Stirnflächen aufgebracht werden oder einteilig mit den Stirnflächen ausgeführt sind.
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Zweckmäßigerweise ist der Hohlkörper an mindestens einer Stirnseite offen ausgebildet, vorzugsweise aber an beiden, gegenüberliegenden Stirnseiten, so dass abgetragene Partikel, also Späne bzw. Schleifstaub, über die Stirnseiten abgeführt werden können. Während der Werkstückbearbeitung können abgetragene Partikel durch eine Stirnseite in den Innenraum gelangen und auch über die gleiche Stirnseite oder die gegenüberliegende Stirnseite wieder aus dem Innenraum abgeführt werden. Gegebenenfalls kommt auch ein radiales Eindringen der abgetragenen Partikel, insbesondere von Schleifstaub, durch Öffnungen in der Wandung des Hohlkörpers von der Bearbeitungsseite in den Innenraum in Betracht.
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Der Hohlkörper ist vorzugsweise röhrenförmig ausgebildet, wobei verschiedene Querschnittsformen in Betracht kommen. Beispielsweise kann der Hohlkörper einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Möglich sind grundsätzlich verschiedene rechteckförmige Querschnittsgeometrien, polygonförmige Geometrien, Kombinationen aus gekrümmten Abschnitten mit geradlinigen Abschnitten oder dergleichen. Auch W- bzw. M-förmige Querschnittsgeometrien, P-förmige, D-förmige, I-förmige, T-förmige oder V-förmige Geometrien als Hohlkörper mit einem Hohlraum sind möglich.
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Der Hohlkörper ist vorzugsweise gebogen ausgeführt und erstreckt sich über ein definiertes Kreissegment. Damit wird der kreisbogenförmigen Bewegung des Schleif- bzw. Schneidwerkzeugs Rechnung getragen. Der Bogen, entlang dem sich der Hohlkörper erstreckt, weist insbesondere einen Kreismittelpunkt auf, der mit der Drehachse der Werkzeugwelle zusammenfällt.
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Der Hohlkörper ist an dem Halterteil befestigt, wobei sowohl einteilige Ausführungen von Hohlkörper und Halterteil in Betracht kommen als auch Ausführungen als separate Bauteile, bei denen Hohlkörper und Halterteil über Befestigungsmaßnahmen miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Verschrauben oder Vernieten.
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Der Hohlkörper ist vorteilhafterweise über seine gesamte axiale Länge geschlossen ausgebildet, wobei gegebenenfalls kleinere Durchbrüche in der Wandung möglich sind, welche ein Eindringen von Schleifstaub bzw. Spänen radial von außen nach innen in den inneren Hohlraum erlauben. In einer weiteren Ausführung ist der Hohlkörper nicht geschlossen ausgebildet, sondern über seine axiale Länge offen ausgeführt, beispielsweise in Form einer sich in Längsrichtung erstreckenden Nut. Derartige Ausführungen bieten Vorteile im Hinblick auf die Herstellung des Hohlkörpers, da lediglich der Grundwerkstoff zu einem Hohlkörper gebogen werden muss. Auch in den offenen Ausführungen ist jedoch ein Hohlraum innerhalb des Hohlkörpers gegeben. Die seitlichen Wandungen, welche den Hohlraum begrenzen, erstrecken sich gemäß einer ersten Ausführungsvariante über einen Winkelbereich größer als 180°.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante können sich die seitlichen Wandungen auch über einen Winkelbereich kleiner als 180° erstrecken oder annähernd halbkreisförmig ausgebildet sein; der Hohlkörper bildet hierbei eine gebogene, halboffene Schaufel. Die halboffene Schaufel kann gegenüber dem Halterteil unter einem Winkel abgekröpft sein, wobei der Winkel zwischen 0° und 90° liegt, beispielsweise bei 45°. Hierdurch soll die Zugänglichkeit beim Abtragen verbessert werden.
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Alternativ zu einer bogenförmigen Ausführung der Schaufel kommt eine bogenähnliche Querschnittsgeometrie in Betracht, beispielsweise eine mehrschenklige Polygongeometrie, bei der sich die Schaufel im Querschnitt aus einzelnen Polygonzügen zusammensetzt.
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Es kann zweckmäßig sein, im Hohlkörper eine Radialöffnung vorzusehen, die sich bezogen auf die Längsachse des Hohlkörpers in Radialrichtung erstreckt und den Hohlkörper axial in zwei Teilabschnitte unterteilt. Gegebenenfalls sind mehrere Radialöffnungen in den Hohlkörper eingebracht, welche den Hohlkörper in eine entsprechend größere Anzahl axialer Teilabschnitte unterteilen. Die Radialöffnung ist beispielsweise schlitzförmig ausgebildet und kann sich über einen Teil des Umfangs des Hohlkörpers erstrecken, insbesondere mindestens über die Hälfte des Hohlkörpers. Die Radialöffnung hat den Vorteil, dass der Hohlkörper, sofern dieser aus einem ebenen Blechstück hergestellt wird, leichter gebogen werden kann. Außerdem ist die Spanabfuhr verbessert. Darüber hinaus kann die Abtragung durch zusätzliche Schneid- bzw. Kontaktflächen im Bereich der Radialöffnung verbessert werden.
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Der schaufelförmige Hohlkörper kann im Bereich der Abtragungsseite komplett mit abrasivem Partikeln beschichtet sein.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Schleif- bzw. Schneidwerkzeugs für eine Werkzeugmaschine, mit einem als Hohlkörper ausgebildeten Abtragungsgrundkörper, der an einem Halterteil angeordnet ist, welches mit einem Befestigungsteil zur Befestigung an einer Werkzeugwelle verbunden ist,
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2 das Schleif- bzw. Schneidwerkzeug in Seitenansicht,
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3 das Schneid- bzw. Schleifwerkzeug in Draufsicht,
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4 eine Seitenansicht eines Schleif- bzw. Schneidwerkzeugs in alternativer Ausführung,
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5 das Schleif- bzw. Schneidwerkzeug aus 4 in Draufsicht,
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6 ein Schleif- bzw. Schneidwerkzeug in einer weiteren Ausführung in Seitenansicht,
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7 das Schleif- bzw. Schneidwerkzeug aus 6 in Draufsicht,
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8 das Schleif- bzw. Schneidwerkzeug aus 6 bzw. 7 in perspektivischer Darstellung.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den 1 bis 3 ist ein Schneid- bzw. Schleifwerkzeug 1 für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine mit einem Drehoszillationsantrieb dargestellt. Das Schneid- bzw. Schleifwerkzeug 1 besteht aus einem Halterteil 2 und einem daran angeordneten Hohlkörper 3, der einen Abtragungsgrundkörper zur Werkstückbearbeitung bildet. Das Halterteil 2 des Schneid- bzw. Schleifwerkzeugs 1 ist mit einem Befestigungs- bzw. Adapterteil 4 verbunden, insbesondere lösbar verbunden, wobei über das Befestigungs- bzw. Adapterteil 4 eine Anbindung an eine angetriebene Werkzeugwelle 5 der Werkzeugmaschine möglich ist. Die angetriebene Werkzeugwelle 5 weist eine Längs- bzw. Drehachse 6 auf und wird um die Längs- bzw. Drehachse 6 in Pfeilrichtung 7 drehend angetrieben. Aufgrund des Drehoszillationsantriebs handelt es sich um eine hin- und hergehende Bewegung entlang eines Kreisbogens.
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Der Hohlkörper 3 bildet das die Abtragung des Werkstücks bewirkende Bauteil und steht im Betrieb bei der Bearbeitung in Kontakt mit der Werkstückoberfläche. Der Hohlkörper 3 ist röhrenförmig ausgebildet und weist einen runden Querschnitt auf, der jedoch herstellungsbedingt, wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, einen sich über die axiale Länge erstreckenden, offenen Spalt besitzt. Der offene Spalt kommt dadurch zustande, dass bei der Herstellung das Schneid- bzw. Schleifwerkzeug 1, welches aus Metall besteht, aus einem geradflächigen Metallstück gebogen wird. Das Halterteil 2 und der Hohlkörper 3 sind einstückig ausgeführt, wobei grundsätzlich auch zweiteilige Ausbildungen in Betracht kommen.
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Der röhrenförmige Hohlkörper 3 ist gebogen ausgebildet und erstreckt sich über ein definiertes Kreissegment. Die Längsachse 8 des Hohlkörpers 3, welcher aufgrund der bogenförmigen Ausführung des Hohlkörpers auf einem Kreisbogen liegt, weist einen auf der Längsachse 6 der Werkzeugwelle 5 liegenden Kreismittelpunkt auf. Die der Längsachse 6 abgewandte Außenseite des Hohlkörpers 3 bildet die Bearbeitungsseite, über die Werkstoff abgetragen wird. Beide Stirnseiten des Hohlkörpers sind offen ausgebildet, wobei die Stirnflächen 10 im Bereich der Wandung des Hohlkörpers ebenfalls zum Abtragen des Werkstoffes beitragen. Aufgrund der stirnseitig offenen Ausführung des Hohlkörpers können Späne bzw. kann Schleifstaub in den Hohlkörper-Innenraum gelangen und auch wieder aus diesem abgeführt werden.
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Sowohl die Bearbeitungsseite 9 an der äußeren Mantelfläche des Hohlkörpers 3 als auch die beiden gegenüberliegenden Stirnflächen 10 dienen zur Werkstückbearbeitung und können mit einem Kornmaterial beschichtet sein, das beispielsweise aus Hartmetall, Diamant, Stein oder Kunststoff oder dergleichen besteht. Die Beschichtung der Mantelfläche des Hohlkörpers 3 erstreckt sich zumindest entlang der Bearbeitungsseite 9, welche der Längsachse 6 der Werkzeugwelle 5 diametral gegenüberliegt. Es kann aber zweckmäßig sein, die gesamte außen liegende Mantelfläche des Hohlkörpers 3 mit einer derartigen Beschichtung zu versehen.
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Wie 2 zu entnehmen, weist der röhrenförmige Hohlkörper 3 einen kreisrunden Querschnitt mit dem Radius r auf, welcher signifikant kleiner ist als der Radius R zwischen dem Mittelpunkt bzw. der Längsachse 6 und der radial außen liegenden Bearbeitungsseite 9 am Hohlkörper 3 (3).
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In den 4 und 5 ist eine Ausführungsvariante des Schneid- bzw. Schleifwerkzeugs 1 dargestellt. Der Hohlkörper 3 weist keinen kreisförmigen Querschnitt, sondern einen halbkreisförmigen Querschnitt auf und bildet gemeinsam mit dem einstückig angeformten Halterteil 2 eine P-Form. Zudem ist die radial außen liegende Bearbeitungsseite 9 nicht bogenförmig mit einem definierten Radius ausgeführt, sondern setzt sich aus einzelnen, geradlinigen Abschnitten nach Art eines Polygonzugs zusammen.
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Die Längsachse 8 des Hohlraums 3 liegt in der Ebene, in der sich das Schneid- bzw. Schleifwerkzeug 1 bei der Werkstückbearbeitung aufgrund der Drehbewegung der Werkzeugwelle 5 bewegt.
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In den 6 bis 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schneid- bzw. Schleifwerkzeugs 1 dargestellt. Der Hohlkörper 3 ist als eine gebogene, halb offene Schaufel ausgebildet, deren Querschnitt sich annähernd über 180° erstreckt. Die Schaufel ist im Querschnitt zumindest teilweise kreisförmig ausgebildet. Außerdem weist die Schaufel 3 gegenüber dem Halterteil 2 eine Abkröpfung auf, der Kröpfungswinkel α beträgt im Ausführungsbeispiel annähernd 45°.
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Wie den 7 und 8 zu entnehmen, ist in den schaufelförmigen Hohlkörper 3 ein Radialspalt eingebracht, welcher sich bezogen auf die Längsachse des Hohlkörpers in Radialrichtung über den größten Teil des Umfangs des Hohlkörpers erstreckt und diesen axial in zwei Teilabschnitte unterteilt. Der Radialspalt 11 befindet sich über die axiale Länge des Hohlkörpers 3 gesehen in der Mitte des Hohlkörpers.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0881023 A2 [0002]
- EP 0487948 B1 [0003]
