DE102013225947A1

DE102013225947A1 - Werkzeugeinsatz

Info

Publication number: DE102013225947A1
Application number: DE102013225947.6A
Authority: DE
Inventors: Manfred Fuhrmann
Original assignee: Busch & Co & Co KG GmbH
Current assignee: Busch & Co & Co KG GmbH
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-18
Also published as: DE202013012364U1

Abstract

Bei einem Werkzeugeinsatz (1) mit einem keramischen Werkzeugkopf (3) und mit einem Schaft (5) aus einem metallischen Material, wobei der Werkzeugkopf (3) einen Arbeitsteil (9) und einen Verbindungsteil (11) und der Schaft (5) einen Verbindungsbereich (13) aufweist, ist vorgesehen, dass der Verbindungsbereich (13) des Schaftes (5) und der Verbindungsteil (11) des Werkzeugkopfes (3) durch einen Querpressverband verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Werkzeugeinsatz mit einem keramischen Werkzeugkopf und mit einem Schaft aus einem metallischen Material.
Derartige Werkzeugeinsätze werden beispielsweise in zahntechnischen Labors verwendet. Über den Schaft wird ein derartiger Werkzeugeinsatz in ein Werkzeug eingespannt und kann über dieses drehbar angetrieben werden.
Vorbekannte Werkzeugeinsätze, beispielsweise Dentalinstrumente, sind zumeist vollständig aus einem Material, beispielsweise aus Metall oder Kunststoff, gefertigt. Aus DE 10 2011 010 897 A1 ist ein Werkzeugeinsatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorbekannt, bei dem ein keramischer Werkzeugkopf einen Befestigungsansatz mit einem Außengewinde aufweist. Zwischen der Gewindebohrung und dem Außengewinde wird ein Sicherungselement angeordnet, das die Schraubverbindung sichert.
Ein derartiger Werkzeugeinsatz weist einen relativ komplizierten Aufbau auf, wobei die Herstellung der Gewindebohrung und des Außengewindes auf der Keramik, das beispielsweise durch Schleifen hergestellt werden muss, mit erhöhten Herstellungskosten verbunden ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Werkzeugeinsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen vereinfachten Aufbau aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Die Erfindung ist definiert durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Der erfindungsgemäße Werkzeugeinsatz weist einen keramischen Werkzeugkopf und einen Schaft aus einem metallischen Material auf, wobei der Werkzeugkopf ein Arbeitsteil und ein Verbindungsteil und der Schaft einen Verbindungsbereich aufweist.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich des Schaftes und der Verbindungsteil des Werkzeugkopfes durch einen Querpressverband verbunden sind. Dadurch wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Werkzeugkopf und dem Schaft gebildet.
Der erfindungsgemäße Werkzeugeinsatz kann beispielsweise ein rotierendes Instrument sein.
Die Verwendung eines Querpressverbandes ermöglicht einen gegenüber dem Stand der Technik vereinfachten Aufbau und eine günstigere Herstellbarkeit, da auf zusätzliche Teile, wie beispielsweise Sicherungselemente, und Arbeitsschritte, wie beispielsweise das Schleifen von Gewindegängen, verzichtet werden kann.
Die erfindungsgemäßen Werkzeugeinsätze sind insbesondere als Instrumente für Fußpflege- und/oder Nagelpflegegeräte geeignet. Auch besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäßen Werkzeugeinsätze als Dentalinstrumente zu verwenden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Verbindungsbereich des Schaftes auf den Verbindungsteil des Werkzeuges aufgeschrumpft ist. Ein derartiger erfindungsgemäßer Werkzeugeinsatz ist auf besonders einfache Art und Weise herstellbar, da das metallische Material des Schaftes lediglich erwärmt werden muss, um eine Verbindung herzustellen, indem ausgenutzt wird, dass der Verbindungsbereich des Schaftes durch die Erwärmung einer Wärmedehnung ausgesetzt ist, so dass der Verbindungsbereich auf den Verbindungsteil des Werkzeugkopfes aufgeschoben werden kann.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich des Schaftes und der Verbindungsteil des Werkzeugkopfes durch einen Dehnverband verbunden sind. Dabei wird der Verbindungsteil des Werkzeugkopfes stark gekühlt, so dass eine temperaturbedingte Durchmesser-Reduzierung erfolgt. Nachdem der Verbindungsbereich des Schaftes auf den Verbindungsteil des Werkzeugkopfes geschoben worden ist, erwärmt sich der Verbindungsteil des Werkzeugkopfes, beispielsweise aufgrund der Umgebungstemperatur, wodurch sich das Verbindungsteil des Werkzeugkopfes auf die Ursprungsgröße dehnt und gegen den Verbindungsbereich des Schaftes gepresst wird.
Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich des Schaftes erwärmt wird und der Verbindungsteil des Werkzeugkopfes herunter gekühlt wird. Eine derartige Verbindung wird auch als Schrumpfdehnverband bezeichnet.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verbindungsteil des Werkzeugkopfes einen Zapfen und der Verbindungsbereich des Schaftes eine Sacklochbohrung aufweist. Auf diese Weise kann ein Querpressverband auf besonders vorteilhafte Weise geschaffen werden, indem der Zapfen in die Sacklochbohrung eingeführt wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsbereich des Schafts einen Außendurchmesser zwischen 3mm und 5mm, vorzugsweise 4mm, aufweist und/oder dass die Sacklochbohrung einen Nenndurchmesser zwischen 1mm und 4mm, vorzugsweise 2,8mm, aufweist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Zapfen und die Sacklochbohrung den gleichen Nenndurchmesser aufweisen, wobei eine Übermaßpassung mit einem maximalen Übermaß von 25µm, vorzugsweise mit einem maximalen Übermaß von 13µm, gebildet ist. Derartige Abmessungen haben sich für die Erzeugung eines Querpressverbandes als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Oberfläche des Werkzeugkopfes zumindest am Verbindungsteil eine Rautiefe von maximal 1µm, vorzugsweise maximal 0,5µm aufweist.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die am Verbindungsteil des Werkzeugkopfes anliegenden Oberflächen des Verbindungsbereiches des Schaftes eine Rautiefe von maximal 1µm, vorzugsweise maximal 0,5µm, aufweisen. Mit derartigen Oberflächen, die aneinander anliegen, wird erreicht, dass mit dem Querpressverband eine besonders feste Verbindung erzeugt werden kann, die hohe Kräfte und Momente übertragen kann. Mit derart gewählten Oberflächen lassen sich Verbindungen erzeugen, die ein Losbrechmoment aufweisen, das größer 0,5Nm ist. Darüber hinaus wird mit Rautiefen von maximal 1µm erreicht, dass bei der Reinigung der Werkzeugeinsätze in Reinigungsbädern oder im Autoklaven Reinigungsflüssigkeit nur in einem geringen Maße durch Kapillareffekte in den Fügebereich zwischen Schaft und Werkzeugkopf gelangen, so dass die Gefahr von Korrosion im Fügebereich gering gehalten wird. Dadurch wird eine hohe Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatzes auch bei einer häufigen Reinigung, wie sie beim Einsatz im medizinischen Bereich erforderlich ist, gewährleistet.
Die Erfindung kann in vorteilhafter Weise vorsehen, dass die Sacklochbohrung eine Bohrungskante mit einer Einführfase aufweist. Auf diese Weise lässt sich der Zapfen am Verbindungsteil des Werkzeugkopfes in vorteilhafter Weise beim Fügen in die Sacklochbohrung einführen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsteil an einem Übergangsbereich zu dem Arbeitsteil einen an die Einführfase der Bohrungskante angepassten Übergangsradius aufweist, wobei die Einführfase der Bohrungskante zumindest teilweise an dem Übergangsbereich anliegt. Dadurch wird ermöglicht, dass der Schaft mit seinem Verbindungsbereich derart an dem Übergangsbereich des Werkzeugkopfes anliegt, dass ein vorteilhafter Übergang zwischen Schaft und Werkzeugkopf geschaffen wird. Dadurch kann in diesem Bereich ein Eindringen von Reinigungsflüssigkeit während der Reinigung in den Fügebereich weitestgehend verhindert werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Zapfen eine Einführfase aufweist. Auf diese Weise wird das Einführen des Zapfens in die Sacklochbohrung ebenfalls vereinfacht.
Der Schaft kann beispielsweise aus gehärtetem, rostsicherem Stahl oder Edelstahl bestehen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der keramische Werkzeugkopf als Fräskopf mit mehreren am Arbeitsteil angeordneten Schneiden ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fußpflege- und/oder Nagelpflegegerät mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatz.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur die Erfindung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatz mit teilaufgebrochenem Fügebereich.
Der in der Figur dargestellte erfindungsgemäße Werkzeugeinsatz 1 weist einen keramischen Werkzeugkopf 3 und einen Schaft 5 aus metallischem Material auf. Der Werkzeugeinsatz ist rotationssymmetrisch um eine Mittelachse 7 ausgebildet.
Der Werkzeugkopf 3 weist einen Arbeitsteil 9 und einen Verbindungsteil 11 auf.
Der Schaft 5 weist einen Verbindungsbereich 13 und einen Einspannteil 15 auf. Über den Einspannteil 15 lässt sich der erfindungsgemäße Werkzeugeinsatz 1 in ein Spannfutter eines nicht dargestellten Werkzeugs einspannen, über das der Werkzeugeinsatz 1 rotatorisch angetrieben wird.
Über den Verbindungsbereich 13 des Schaftes 5 sind der Schaft 5 und der Werkzeugkopf 3 miteinander verbunden. Dazu weist der Verbindungsbereich 13 eine Sacklochbohrung 17 auf, in die ein Zapfen 19 des Verbindungsteils 11 des Werkzeugkopfes 3 eingefügt ist.
Die Verbindung zwischen dem Schaft 5 und dem Werkzeugkopf 3 erfolgt über einen Querpressverband, der zwischen dem Zapfen 19 des Verbindungsteils 11 des Werkzeugkopfes 3 und dem Verbindungsbereich 13 des Schaftes 5 gebildet ist. Zur Herstellung des Querpressverbandes wird beispielsweise der Verbindungsbereich 13 des Schaftes 5 erwärmt, so dass sich die Sacklochbohrung 17 durch Wärmedehnung weitet und der Verbindungsbereich 13 über den Zapfen 19 geschoben werden kann. Beim anschließenden Abkühlen des Verbindungsbereichs 13 schrumpft die Sacklochbohrung 17, so dass diese sich mit ihrer Oberfläche 17a fest an die Oberfläche 19a des Zapfens 19 presst.
Die Oberfläche 17a der Sacklochbohrung 17 des Verbindungsbereichs 13 und die Oberfläche 19a des Zapfens 19 des Verbindungsteils 11 weisen eine Rautiefe von maximal 1µm auf. Dadurch wird gewährleistet, dass ein besonders fester Querpressverband gebildet wird. Ferner wird weitestgehend verhindert, dass bei der Reinigung des erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatzes 1 Reinigungsmittel in den zwischen dem Schaft 5 und dem Werkzeugkopf 3 gebildeten Fügebereich eindringen kann, da die geringe Rautiefe eine Kapillarwirkung weitestgehend verhindert. Dadurch werden Erosionen in dem Fügebereich verhindert. Ferner kann durch die geringe Rautiefe ein besonders fester Querpressverband gebildet werden, so dass ein Losbrechmoment von größer als 0,5Nm erreicht werden kann.
Der Zapfen 19 und die Sacklochbohrung 17 weisen einen gleichen Nenndurchmesser auf, wobei eine Übermaßpassung mit einem maximalen Übermaß von 13µm gebildet ist. Bei Abmessungen des erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatzes 1, die für die Verwendung im Dentalbereich üblich sind, kann durch die aufgrund einer Erwärmung entstehende Wärmedehnung des Verbindungsbereiches 13 des Schaftes 5 eine Weitung des Durchmessers der Sacklochbohrung 17 von bis zu 13µm und darüber erreicht werden, so dass ein Einführen des Zapfens 19 in die Sacklochbohrung 17 ohne Probleme möglich ist. Bei einem Durchmesser des Verbindungsbereichs 13 von beispielsweise 4mm mit einem Nenndurchmesser der Sacklochbohrung 17 von 2,8mm kann beispielsweise eine Weitung von 13µm erreicht werden. In diesem Fall sollte das Übermaß maximal 12µm betragen.
Der Zapfen 19 weist ferner eine Einführfase 19b auf, worüber der Zapfen 19 in vorteilhafter Weise in die Sacklochbohrung 17 eingeführt werden kann. Ferner sind an den Bohrungskanten 17b ebenfalls Einführfasen vorgesehen, die die Einführung des Zapfens 19 in die Sacklochbohrung 17 vereinfachen. An einem Übergangsbereich 21 zwischen dem Verbindungsteil 11 und dem Arbeitsteil 9 des Werkzeugkopfes 3 ist ferner ein Übergangsradius 23 vorgesehen, die an die Einführfase der Bohrungskante 17b angepasst ist. Dadurch wird erreicht, dass die Einführfase der Bohrungskante 17b nur mit einem ringförmigen Bereich an dem Übergangsbereich 21 anliegt, wodurch gewährleistet wird, dass zwischen dem Übergangsbereich 21 und dem Verbindungsbereich 13 des Schaftes 5 eine vorteilhafte Dichtung gegenüber der bei einer Reinigung verwendeten Reinigungsflüssigkeit erreicht werden kann.
Der Schaft 5 kann beispielsweise aus gehärtetem, rostsicherem Stahl oder Edelstahl bestehen. Die Bohrungstiefe der Sacklochbohrung kann beispielsweise 4mm betragen. Die bei einem erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatz 1 erreichbaren Losbrechmomente können bis zu 4Nm betragen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011010897 A1 [0003]

Claims

Werkzeugeinsatz (1) mit einem keramischen Werkzeugkopf (3) und mit einem Schaft (5) aus einem metallischen Material, wobei der Werkzeugkopf (3) einen Arbeitsteil (9) und einen Verbindungsteil (11) und der Schaft (5) einen Verbindungsbereich (13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (13) des Schaftes (5) und der Verbindungsteil (11) des Werkzeugkopfes (3) durch einen Querpressverband verbunden sind.
Werkzeugeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (13) des Schaftes (5) auf den Verbindungsteil (11) des Werkzeugkopfes (3) aufgeschrumpft ist.
Werkzeugeinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, der Verbindungsbereich (13) des Schaftes (5) und der Verbindungsteil (11) des Werkzeugkopfes (3) durch einen Dehnverband verbunden sind.
Werkzeugeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsteil (11) des Werkzeugkopfes (3) einen Zapfen (19) und der Verbindungsbereich (13) des Schaftes (5) eine Sacklochbohrung (17) aufweist.
Werkzeugeinsatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (13) des Schaftes (5) einen Außendurchmesser zwischen 3mm und 5mm aufweist und/oder dass die Sacklochbohrung (17) einen Nenndurchmesser zwischen 1mm und 4mm aufweist.
Werkzeugeinsatz nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (19) und die Sacklochbohrung (17) den gleichen Nenndurchmesser aufweisen, wobei eine Übermaßpassung mit einem maximalen Übermaß von 25µm gebildet ist.
Werkzeugeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (19a) des Werkzeugkopfes (3) zumindest am Verbindungsteil (11) eine Rautiefe von maximal 0,5µm aufweist.
Werkzeugeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die am Verbindungsteil (11) des Werkzeugkopfes (3) anliegenden Oberflächen (17a) des Verbindungsbereiches (13) des Schaftes (5) eine Rautiefe von maximal 1µm aufweisen.
Werkzeugeinsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet dass die Sacklochbohrung (17) eine Bohrungskante (17b) mit Einführfase aufweist.
Werkzeugeinsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet dass der Verbindungsteil (11) an einem Übergangsbereich (21) zu dem Arbeitsteil (9) einen an die Einführfase der Bohrungskante (17b) angepassten Übergangsradius (23) aufweist, wobei die Einführfase der Bohrungskante (17b) zumindest teilweise an dem Übergangsbereich (21) anliegt.
Werkzeugeinsatz nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (19) eine Einführfase (19b) aufweist.
Werkzeugeinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der keramische Werkzeugkopf (3) als Fräskopf mit mehreren am Arbeitsteil (9) angeordneten Schneiden ausgebildet ist.