DE102016101525B4

DE102016101525B4 - Verfahren zur Bearbeitung einer Werkzeugkante eines Zerspanwerkzeugs und Bürstschleifmaschine

Info

Publication number: DE102016101525B4
Application number: DE102016101525.3A
Authority: DE
Inventors: Berend Denkena; Andi Wippermann; Eike Hasselberg
Original assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Current assignee: Leibniz Universitaet Hannover
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2036-01-29
Also published as: DE102016101525A1

Abstract

Verfahren zur Bearbeitung einer Werkzeugkante eines Zerspanwerkzeugs (22) durch Erzeugen einer Schneidkantenverrundung, mit den Schritten:(i) Drehen einer Schleifbürste (12) mit(a) einem ersten Satz an Erstsatz-Schleifborsten (26), die sich von einer Drehachse (D) nach außen erstrecken, und(b) einem zweiten Satz an Zweitsatz-Schleifborsten (32), die sich von der Drehachse (D) nach außen erstrecken,(c) wobei die Erstsatz-Schleifborsten (26) und die Zweitsatz-Schleifborsten (32) sich so in jeweils unterschiedliche Axialrichtungen erstrecken, dass sie einander überkreuzen und eine Fuge (40) bilden um ihre Drehachse (D),(ii) wobei die Schleifborsten (26, 32) ein Bindungsmaterial und einen Schneidstoff aufweisen und(iii) Bewegen der drehenden Schleifbürste (12) entlang der Werkzeugkante (24), sodass die Werkzeugkante (24) so in die Fuge (40) eingreift, dass eine symmetrische oder asymmetrische Schneidkantenverrundung erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Werkzeugkante eines Zerspanwerkzeugs durch Erzeugen einer Schneidkantenverrundung und eine Bürstschleifmaschine zum Durchführen eines solchen Verfahrens. Es hat sich herausgestellt, dass die Bearbeitungseigenschaften von Zerspanwerkzeugen, beispielsweise von Fräsern, Bohrern, Sägeblättern oder Wendeschneidplatten, maßgeblich von den Eigenschaften der Werkzeugkante abhängen. Bereits kleine Änderungen in der Geometrie der Werkzeugkante beeinflussen die bei der Bearbeitung entstehenden Kräfte und die Standzeit des Werkzeugs signifikant. Es sind daher verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um der Schneidkante eine vorgegebene Kontur zu geben.
Aus der CH 153257 ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Entgratung und Schärfung gefräster Pfeilzähne bekannt, bei dem Blattfedern verwendet werden, die zu einer Bürste hintereinander - und nebeneinander gereiht sein können. Ein derartiges Verfahren ist für das Entgraten gut tauglich, zum Einstellen einer Schneidkantenverrundung ist es nicht geeignet.
Aus dem Prospekt HK-KOTI Entgrattechnik GmbH der HK - KOTI LIEFERPROGRAMM, in: HK - KOTI Entgrattechnik GmbH, Max-Planck-Straße 82, D-72766 Reutlingen: Lieferprogramm - Entgraten mit Bürsten & Maschine, 15.09.2014. pdf-Seiten 4 und 9, sind Bürsten zum Entgraten bekannt. Nachteilig an derartigen Systemen ist, dass eine definierte Schneidkantenverrundung nicht eingestellt werden kann.
Aus dem Artikel von DENKENA et al: Kantenpräparation an Hartmetall-Werkzeugen, wt Werkstatttechnik online, 2003, Bd. 93, H. 3, S. 202-207 ist bekannt, dass Umfangsbürsten zur Kantenverrundung eingesetzt werden können. Nachteilig an diesem Vorgehen ist, dass die sich einstellende Kantenverrundung zeitlich sehr wenig konstant ist. Zudem kann eine vorgegebene Geometrie nur schlecht prozesssicher hergestellt werden.
Aus dem Artikel „Leistungsoptimierung an der Schneidkante“ von Denkena et al, VDI-Z Special Werkzeuge, August 2007, S. 24-26 ist bekannt, dass die Schneidkante unter anderem durch Bürsten so bearbeitet werden kann, dass asymmetrische Kantenverrundungen entstehen. Dazu werden Standard-Bürsten eingesetzt, bei denen die Borsten stets mit ihrer in Drehrichtung vorderen Seite auf das Werkzeug treffen.
Nachteilig an bekannten Verfahren ist, dass sie unproduktiv oder wenig reproduzierbar sind. Das gilt beispielsweise für das Schleifen mittels handelsüblicher Schleifscheiben beziehungsweise das Bürsten. Zudem kann eine individuelle Schneidkantenpräparation mit den bekannten Verfahren nicht oder nur mit großem Aufwand durchgeführt werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Nachteile im Stand der Technik zu vermindern.
Die Erfindung löst das Problem durch ein Verfahren zur Bearbeitung einer Werkzeugkante des Zerspanwerkzeugs gemäß Patentanspruch 1.
Gemäß einem zweiten Aspekt löst die Erfindung das Problem durch eine Bürstschleifmaschine nach Anspruch 4.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die Werkzeugkante eines Zerspanwerkzeugs mit definierter Schneide auf hoch reproduzierbare Weise ortsabhängig bearbeitet werden kann. Einerseits ist die Schleifbürste so nachgiebig, dass kleinere Abweichungen zwischen der tatsächlichen Position der Schleifbürste und der SollPosition möglich sind, ohne dass die Werkzeugkante eine daraus resultierende, zu starke Fehlbearbeitung erfährt. Andererseits ist die Schleifbürste so stabil, dass die Eingriffsbedingungen weitgehend konstant sind.
Es ist daher in anderen Worten möglich, eine Vielzahl von Zerspanwerkzeugen so zu fertigen, dass die Geometrien der jeweiligen Werkzeugkanten kaum voneinander abweichen. Das ist mit bisherigen Verfahren nur kostenintensiv möglich gewesen.
Vorteilhaft ist zudem, dass die Geometrie der Werkzeugkanten ortsabhängig eingestellt werden können. Beispielsweise ist es möglich, dass die Kantenverrundung bei einem Fräswerkzeug mit zunehmenden Abstand von der Drehachse größer oder kleiner wird. Das hat den Vorteil, dass für jede Position auf der Werkzeugkante die ideale Geometrie gefertigt werden kann.
Das Verfahren ist zudem insbesondere bei komplizierten Geometrien von Werkzeugschneiden einsetzbar. Beispielsweise können Schaftfräswerkzeuge mit mehreren ungleich geteilten Zähnen und unterschiedlichen Drallwinkeln an der Umfangsschneide, Schneideecke und Stirnschneide gleich oder individuell bearbeitet werden.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einer Schleifbürste eine Bürste mit Zentralkörper und einer Vielzahl von Schleifborsten verstanden, die durch eine Bewegung senkrecht zur Drehachse auf die zu bearbeitende Werkzeugkante zustellbar ist. Eine Variation des Winkels ausgehend von der Senkrechten zur Drehachse ist ebenfalls möglich, um insbesondere symmetrische oder asymmetrische Schneidkantenverrundungen zu erzeugen. In anderen Worten ist eine Schleifbürste insbesondere eine solche Bürste, die zur Bearbeitung mit den die Fuge bildenden Innenseiten ihrer Erstsatz- und Zweitsatzborsten sowie ihrem radial äußersten Umfang ausgebildet ist. Ferner können auch die Mantelflächen der Schleifborsten an der Bearbeitung beteiligt sein.
Unter einem Zerspanwerkzeug wird insbesondere ein Werkzeug zur Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide verstanden. Beispielsweise handelt es sich bei dem Zerspanwerkzeug um einen Fräser, einen Bohrer, ein Sägeblatt oder eine Wendeschneidplatte.
Unter der Werkzeugkante wird insbesondere die Schneidkante verstanden. Die Schneidkante ist derjenige Teil des Zerspanwerkzeugs, an dem die Materialtrennung erfolgt.
Unter den Schleifborsten werden insbesondere Strukturen verstanden, die ein Aspektverhältnis von zumindest 2,5 besitzen. Das Aspektverhältnis ist der Quotient aus der Länge und der kleinsten lateralen Ausdehnung der Schleifborsten. Neben der Wahl des Bindungsmaterials, des Schneidstoffs und der Kornkonzentration wird über das Aspektverhältnis maßgeblich die Nachgiebigkeit des Werkzeugs und somit der Materialabtrag eingestellt.
Es ist günstig, wenn die Schleifborsten einen zumindest im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt besitzen und/oder eine zumindest im Wesentlichen gleichbleibende Querschnittsfläche besitzen. Unter einer im Wesentlichen gleichbleibenden Querschnittsfläche wird insbesondere verstanden, dass sich die Querschnittsfläche über die Länge einer Schleifborste um höchstens den Faktor 4 ändert.
Unter dem Merkmal, dass die Erstsatz-Schleifborsten und die Zweitsatz-Schleifborsten einander überkreuzen, sodass sie eine Fuge bilden, wird insbesondere verstanden, dass der gedachte Rotationskörper, den die Schleifborsten beim Rotieren bilden, eine radial einwärts verlaufende Nut hat. Der gedachte Rotationskörper ist das Komplement zu der Spur, die die Schleifbürste in ein kraftfrei zerspanbares Werkstück einbringen würde. Es ist vorteilhaft, wenngleich nicht notwendig, dass die Fuge V-förmig ist. Beispielsweise könnte die Fuge auch U-förmig sein oder eine andere Gestalt haben.
Unter dem Merkmal, dass die Werkzeugkante in die Fuge eingreift, wird insbesondere verstanden, dass die Werkzeugkante zumindest zeitweise mit dem Fugengrund in Kontakt steht.
Unter der Bürstschleifmaschine wird eine Maschine verstanden, die ausgebildet ist zum Durchführen einer Schleifbearbeitung mittels einer Bürste.
Vorzugsweise wird die Schleifbürste so an der Werkzeugkante vorbeigeführt, dass die Schleifborsten mit einer Längsseite die Werkzeugkante schleifen.
Der erreichbare Materialabtrag ist beispielsweise abhängig von der Korngröße, Geometrie, Nachgiebigkeit und Anstellung der Schleifbürste sowie von dem Werkstoff der Schneidkante. Günstig ist es, wenn das Verfahren so durchgeführt wird, dass der Materialabtrag an der Werkzeugkante höchstens 100 µm, insbesondere höchstens 50 µm, beträgt. In anderen Worten dient das Verfahren besonders zur Herstellung der Mikro-Geometrie der Schneidkante.
Vorzugsweise beträgt der Arbeitseingriff höchstens 300 µm, insbesondere höchstens 100 µm. Der Arbeitseingriff ist die Differenz zwischen dem Abstand zwischen Werkzeugkante und der Drehachse, bei dem die Werkzeugkante den gedachten Rotationskörper, den die Schleifborsten bilden, gerade berührt, einerseits und dem Abstand zwischen Werkzeugkante und der Drehachse bei der Bearbeitung andererseits. Der gedachte Rotationskörper, den die Schleifborsten bilden, berührt die Werkzeugkanten genau dann, wenn zumindest eine der Schleifborsten die Werkzeugkante gerade berührt.
Vorzugsweise hat die Schleifbürste einen Durchmesser von höchstens 50 mm, insbesondere höchstens 35 mm. Kleine Schleifbürsten haben den Vorteil, dass sie auch an solchen Stellen die Werkzeugkanten bearbeiten können, die mit größeren Schleifbürsten nicht zugänglich sind. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Schleifbürste größer als 10 mm.
Vorzugsweise wird ein Zerspanwerkzeug bearbeitet, dessen Werkzeugkante bezüglich einer Bezugsebene, in der die Drehachse verläuft und in der der Kontaktpunkt zwischen Schleifbürste und Werkzeugkante liegt, einen Keilwinkel besitzt, wobei die Drehachse mit der Winkelhalbierenden des Keilwinkels einen Winkel zwischen 60°, insbesondere 87°, und 120°, insbesondere 93°, einschließt. Durch diese Winkeleinstellung kann die Symmetrie beziehungsweise Asymmetrie der Schneidkantenverrundung eingestellt werden.
Vorzugsweise wird die Schleifbürste automatisch entlang einer Trajektorie an der Werkzeugkante entlang bewegt und eine Zustellung der Schleifbürste auf die Werkzeugkante ändert sich oder ist gleichbleibend entlang der Trajektorie. Unter der Zustellung wird dabei der Soll-Abstand zwischen der Drehachse und der Werkzeugkante verstanden. So wird erreicht, dass ortsabhängig die ideale Mikro-geometrie der Werkzeugkante einstellbar ist.
An dem Merkmal, dass sich die Zustellung entlang der Trajektorie ändert, wird insbesondere verstanden, dass zumindest zwei Bereiche auf der Trajektorie existieren, die nicht am Anfang oder am Ende der Trajektorie liegen, bei denen sich die Zustellung um zumindest 10 %, vorzugsweise um zumindest 20 %, unterscheidet. In anderen Worten ändert sich vorzugsweise die Kraft, mit der die Schleifbürste auf die Werkzeugkante einwirkt.
Unter dem Merkmal, dass die Trajektorie entlang der Werkzeugkante verläuft, wird insbesondere verstanden, dass die Trajektorie unter einem kleinen Winkel von beispielsweise höchstens 15° zur Werkzeugkante verläuft.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt eines Regelns der Andrückkraft auf eine Soll-Andrückkraft. In anderen Worten wird vorzugsweise ein Abstand zwischen der Drehachse der Schleifbürste und der Werkzeugkante so verändert, dass eine gemessene Andrückkraft möglichst wenig von einer Soll-Andrückkraft abweicht.
Die Schleifbürste weist Schleifstoffpartikel insbesondere an den Schleifborsten auf. Schleifstoffpartikel sind Partikel aus einem Schleifstoff, der in der Regel eine Vickers-Härte von zumindest 1500 HV, insbesondere 2000 HV beträgt. Die Schneidstoffpartikel ermöglichen insbesondere an den die Fuge bildenden Innenseiten der Erstsatz- und Zweitsatzborsten sowie dem radial äußersten Umfang einen Materialabtrag. Die Mantelflächen der Schleifborsten können ebenfalls am Materialabtrag beteiligt sein.
Die Zweitsatz-Schleifborsten können gegenüber der Erstsatz-Schleifborsten Schleifstoffpartikel aus einem zweiten Schleifstoff umfassen, dessen Härte sich vom ersten Schleifstoff unterscheidet. Auch die Korngröße, die Kornkonzentration, das Bindungsmaterial und die Querschnittsfläche der Schleifborsten können sich voneinander unterscheiden. Auf diese Weise kann die Höhe des Materialabtrags an den beiden Flächen der Werkzeugkante beeinflusst werden, um eine asymmetrische Werkzeugkante mit einfachen Mitteln prozesssicher herzustellen.
Vorzugsweise bilden die Erstsatz-Schleifborsten mit der Drehachse einen ersten Axialwinkel, der betragsmäßig größer ist als 5°. Alternativ oder zusätzlich bilden die Zweitsatz-Schleifborsten mit der Drehachse einen zweiten Axialwinkel, der betragsmäßig größer ist als 5°. Günstig ist es insbesondere, wenn sich der erste Axialwinkel und der zweite Axialwinkel betragsmäßig um höchstens 10° unterscheiden. Auf diese Weise werden axiale Kräfte bei der Bearbeitung minimiert. Günstig ist es, wenn sich die Vorzeichen des ersten und des zweiten Axialwinkels voneinander unterscheiden. Auf diese Weise entsteht eine Fuge, deren Winkelhalbierende zumindest im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse verläuft. Hierunter ist zu verstehen, dass es zwar möglich, nicht aber notwendig ist, dass der Winkel exakt 90° beträgt, Abweichungen von beispielsweise 5° sind möglich.
Vorzugsweise bilden die Erstsatz-Schleifborsten mit der jeweiligen Radialrichtung einen Radialwinkel, der größer ist als 5°. Dieser Winkel bezieht sich auf den radial äußersten Punkt der Schleifborste. Möglich ist es insbesondere, dass die Schleifborsten gebogen sind. Alternativ oder zusätzlich bilden die Zweitsatz-Schleifborsten mit der Radialrichtung einen radialen Winkel, der ebenfalls größer ist als 5°. Günstig ist es, wenn sich die Radialwinkel der Erstsatz-Schleifborsten und der Zweitsatz-Schleifborsten um höchstens 3° voneinander unterscheiden.
Vorzugsweise sind die Erstsatz-Schleifborsten in einem Fußbereich mit einem ersten Zentralkörper insbesondere einstückig verbunden, sodass ein erstes Bürstelement gebildet wird. Alternativ oder zusätzlich sind vorzugsweise die Zweitsatz-Schleifborsten in einem Fußbereich mit einem zweiten Fußbereich mit einem zweiten Zentralkörper, vorzugsweise einstückig, verbunden, sodass ein zweites Bürstelement gebildet wird. Besonders günstig ist es, wenn das erste Bürstelement und das zweite Bürstelement voneinander getrennte Bauteile sind. Das ermöglicht eine besonders einfache Fertigung und Montage.
Erfindungsgemäß ist zudem eine Bürstschleifmaschine mit einer Schleifbürste und einer Spindel, an der die Schleifbürste zum Drehen um die Drehachse befestigt ist, wobei die Bürstschleifmaschine zum Bewegen der Spindel zumindest vier Bewegungsachsen aufweist. In anderen Worten ist die Bürstschleifmaschine zumindest eine Vier-Achs-Maschine. Höhere Flexibilität bietet eine Maschine mit mehr als vier Achsen, beispielsweise eine Fünf-Achs-Maschine. Vorzugsweise besitzt die Bürstschleifmaschine eine Maschinensteuerung, die eingerichtet ist zum automatischen Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Bürstschleifmaschine eine optische und/oder taktile Positions-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Position der Schneidkante. Beispielsweise besitzt die Positions-Erfassungsvorrichtung eine Tastvorrichtung, die ausgebildet ist zum Antasten der Schneidkante, sodass deren Position in einem Koordinatensystem der Bürstschleifmaschine mit einer Genauigkeit von zumindest 1 µm messbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Positions-Erfassungsvorrichtung beispielsweise einen Laser-Scanner und/oder eine CCD-Kamera zum Bestimmen der Position der Schneidkante aufweisen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

1a eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Bürstschleifmaschine mit einer Schleifbürste zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
1b einen schematischen Querausschnitt eines Zerspanwerkzeugs mit der Trajektorie der Schleifbürste,
2a eine Schleifbürste in einer perspektivischen Ansicht,
2b eine Draufsicht auf das erste Bürstelement der Schleifbürste gemäß 2a,
2c eine Seitenteilansicht des ersten Bürstelements und
3 mit den 3a, 3b und 3c Detailansichten der Schleifbürsten und der Werkzeugkante.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Bürstschleifmaschine 10 mit einer Schleifbürste 12, die in einer Spindel 14 aufgenommen ist. Die Spindel 14 ist an einer Positioniereinheit 16 befestigt, die eine erste Bewegungsachse 18.1 in Form einer Drehachse zum Schwenken der Spindel 14 aufweist. Die erste Bewegungsachse 18.1 ist an einer zweiten Bewegungsachse 18.2 befestigt, die um eine zweite Drehachse drehbar ist, die senkrecht zur ersten Drehachse verläuft. Die zweite Bewegungsachse 18.2 ist an einer dritten Bewegungsachse 18.3 in Form einer Linearachse befestigt. Die dritte Bewegungsachse 18.3 ist an einer vierten Bewegungsachse 18.4 in Form einer weiteren Linearachse befestigt. Die Bürstschleifmaschine 10 ist damit eine Vier-Achs-Maschine. Selbstverständlich stellen die gezeigten Bewegungsachsen und/oder die entsprechende Bewegungsfreiheitsgerade lediglich Beispiele dar. Auch Bearbeitungszentren, die fünf, sechs, oder mehr Achsen aufweisen oder die Achsen mit anderen Bewegungsfreiheitsgeraden haben, sind erfindungsgemäß.
Die Bürstschleifmaschine 10 besitzt eine schematisch eingezeichnete Maschinensteuerung 20, die zum Ansteuern aller Bewegungsachsen 18.i (i = 1, 2, 3, 4) sowie der Spindel 14 ausgebildet und dazu mit diesen verbunden ist. Schematisch ist ein Werkstück in Form eines Zerspanwerkzeugs 22 eingezeichnet. Das Zerspanwerkzeug 22 besitzt eine erste Werkzeugkante 24.1 und eine zweite Werkzeugkante 24.2. Im vorliegenden Fall erstreckt sich die Werkzeugkante 24.1 in y-Richtung.
2a zeigt eine Detailansicht der Schleifbürste 12, die einen ersten Satz an Erstsatz-Schleifborsten 26.1, 26.2, ..., 26.10 aufweist. Die Erstsatz-Schleifborsten 26 (Bezugszeichen ohne Zählsuffix beziehen sich jeweils auf alle entsprechenden Objekte) sind einstückig, also fügestellenfrei, mit in einem jeweiligen Fußbereich 27 einem ersten Zentralkörper 28 verbunden.
Jede Erstsatz-Schleifborste 26 besitzt eine Länge L sowie eine erste Breite B1 und eine zweite Breite B2, wobei die Länge L zumindest 2,5-fach größer ist als die Breiten B1, B2. Es ist möglich, nicht aber notwendig, dass die Erstsatz-Schleifborsten einen mehreckigen Querschnitt haben. Der Querschnitt kann beispielsweise auch oval, insbesondere kreisförmig, abschnittsweise gebogen und abschnittsweise geradlinig oder anderweitig geformt sein.
Die Erstsatz-Schleifborsten 26 und der Zentralkörper 28 sind aus einem Polymer gefertigt, beispielsweise Polyurethan und/oder Polyamid, der mit schematisch eingezeichneten Schleifstoffpartikeln 30.1, 30.2, ... zumindest an seiner Oberfläche durchsetzt ist. Die Schleifstoffpartikel 30 können beispielsweise aus Korund, CBN oder Diamant bestehen. Je nach Anforderungen hinsichtlich des Materialabtrags und der zu erzielenden Oberflächenbeschaffenheit der Schneidkante werden Korngrößen unter 100 µm, insbesondere unter 50 µm eingesetzt. Beispielsweise haben zumindest 90 Gewichtsprozent der Schleifstoffpartikel 30 einen Durchmesser von höchstens 50 µm, insbesondere 20 µm. Unter diesem Durchmesser ist der aerodynamische Durchmesser zu verstehen.
Die Schleifbürste 12 besitzt zudem einen Satz an Zweitsatz-Schleifborsten 32.1, 32.2, ..., 32.10, die von einem zweiten Zentralkörper 34 ausgehen und mit jeweiligen Fußbereichen 33 (s. 3c mit dem Fußbereich 33.10) einstückig verbunden sind. Die Erstsatz-Schleifborsten 26 und der Zentralkörper 28 bilden ein erstes Bürstelement 36, die Zweitsatz-Schleifborsten 32 und der zweite Zentralkörper 34 bilden ein zweites Bürstelement 38.
Im vorliegenden Fall ist das zweite Bürstelement 38 spiegelsymmetrisch zu einer Spiegelebene aufgebaut, die senkrecht zur Drehachse D verläuft. Dies stellt - unabhängig von den ansonsten genannten Merkmalen - eine bevorzugte Ausführungsform dar. Es ist zu erkennen, dass die Erstsatz-Schleifborsten 26 und die Zweitsatz-Schleifborsten 32 einander überkreuzen und so eine Fuge 40 (vgl. 3c) bilden.
2b zeigt das erste Bürstelement 36 einer Schleifbürste, das wie das oben beschriebene Bürstelement 36 aufgebaut ist und sich lediglich dadurch unterscheidet, dass es zwanzig Erstsatz-Schleifborsten 26 aufweist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Zahl der Erstsatz-Schleifborsten ebenso wie die Zahl der Zweitsatz-Schleifborsten frei gewählt werden kann. Günstig ist es, wenn die Zahl der Schleifborsten eines jeden Bürstelements eine Primzahl ist, da so Schwingungen vermieden werden können.
2b zeigt, dass die Erstsatz-Schleifborsten 26 mit der Radialrichtung R einen Radialwinkel ρ bilden. Die Radialrichtung R verläuft durch die Drehachse D und den radial am weitesten außen liegenden Punkt der jeweiligen Schleifborste.
2c zeigt, dass die Erstsatz-Schleifborsten 26, hier exemplarisch gezeigt am Erstsatz-Schleifborsten 26.1, einen Axialwinkel α₁ mit der Radialrichtung R einschließen. In 3c ist gezeigt, dass die Zweitsatz-Schleifborsten 32 einen Axialwinkel α₂ mit der Radialrichtung R einschließen, der im vorliegenden Fall gleich dem Negativen des ersten Axialwinkels α₁ entspricht. Betragsmäßig sind die beiden Axialwinkel α₁ , α₂ damit gleich groß. Dadurch, dass die Axialwinkel α₁ , α₂ unterschiedliche Vorzeichen haben, kommt es zu der oben beschriebenen Überkreuzung.
3a zeigt, dass die Werkzeugkante 24 des Zerspanwerkzeugs 22 in die Fuge 40 (vgl. 3c) eingreift. Dadurch wird die Werkzeugkante 24 so bearbeitet, dass sie die gestrichelt eingezeichnete Kontur erhält.
3a zeigt, dass die Werkzeugkante 24 bezüglich einer Bezugsebene E in der die Drehachse D verläuft, in der der Kontaktpunkt zwischen Schleifbürste 12 und Werkzeugkante 24 liegt, und einen Keilwinkel β aufweist, dessen Winkelhalbierende W mit der Drehachse D (vgl. 3c) einen Einstellwinkel δ (vgl. 3b) einschließt, für den in 3a δ = 0° gilt. Eine derartige Einstellung führt zu einer symmetrisch verrundeten Werkzeugkante 24, wie sie in 3a eingezeichnet ist. In anderen Worten ist die Werkzeugkante in guter Näherung spiegelsymmetrisch zu einer Ebene, in der die Winkelhalbierende W liegt und die in 3a senkrecht zur Papierebene verläuft.
3b zeigt den Fall, dass der Einstellwinkel δ von 0° verschieden ist. Das führt zu einer asymmetrischen Kantenverrundung, wie sie durch die Strichlinie angedeutet ist. Durch geeignete Wahl des Einstellwinkels δ kann daher die Asymmetrie der Kantenverrundung der Werkzeugkante 24 eingestellt werden.
Eine weitere Einstellmöglichkeit bietet der Drehwinkel γ um die Drehachse S mit dem die Fuge 40 der Schleifbürste 12 schräg zur zu verrundenden Werkzeugkante 24 angestellt werden kann. Die Drehachse S verläuft beispielsweise senkrecht zur Drehachse D. Eine erfindungsgemäße Bürstschleifmaschine ist vorzugsweise eingerichtet zum Drehen des Zerspanwerkzeugs 22 um die Drehachse S und/oder den Einstellwinkel δ.
Zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schleifbürste 12 wie in 1a gezeigt auf die Werkzeugkante 24.1 des Zerspanwerkzeugs 22 zugestellt. 1a zeigt den Moment, in dem ein gedachter Rotationskörper K, der die Werkzeugkontur beschreibt, gerade die Werkzeugkante 24 berührt. Dabei berührt eine Spitze 42 (vgl. 3a) den Grund der Fuge 40 (vgl. 3c). Wird die Schleifbürste 12 weiter auf die Werkzeugkante 24 zugestellt, wie es durch einen Pfeil P angedeutet ist, schleift die Schleifbürste die Werkzeugkante 24 ab und erzeugt die gewünschte Kontur.
Die Bürstschleifmaschine 10 fährt, wie in 1b angedeutet ist, eine Trajektorie (T) ab. Bei dem in 1b gezeigten Zerspanwerkzeug 22 handelt es sich um einen Umfangs-Stirn-Fräser. Im vorliegenden Beispiel besitzt die Trajektorie (T) zwei Abschnitte, nämlich einen Abschnitt von den Punkten A bis B und einen zweiten Abschnitt von den Punkten B bis C. Die Zustellung und damit die angestrebte Kantenverrundung können sich in den beiden Abschnitten unterscheiden sowie auch innerhalb eines Abschnitts kontinuierlich oder abschnittsweise verändern.
Es ist möglich, dass die Bürstschleifmaschine 10 eine Kraftmessvorrichtung aufweist, mittels der eine Andrückkraft gemessen werden kann, mit der die Schleifbürste 12 gegen die Schneidkante 24 gedrückt wird. Es kann dann die Zustellung von der Maschinensteuerung 20 so verändert werden, dass sich eine vorgegebene Soll-Andrückkraft einstellt.
Bezugszeichenliste

10: Bürstschleifmaschine
12: Schleifbürste
14: Spindel
16: Positioniereinheit
18: Bewegungsachse
20: Maschinensteuerung
22: Zerspanwerkzeug
24: Werkzeugkante
26: Erstsatz-Schleifborsten
27: Fußbereich
28: Zentralkörper
30: Schleifstoffpartikel
32: Zweitsatz-Schleifborsten
33: Fußbereich
34: Zentralkörper
36: erstes Bürstelement
38: zweites Bürstelement
40: Fuge
42: Spitze
B1, B2: Breite
D: Drehachse
E: Bezugsebene
K: Rotationskörper
L: Länge
P: Pfeil
R: Radialrichtung
T: Trajektorie
S: Drehachse
W: Winkelhalbierende
α₁, α₂: Axialwinkel
δ: Einstellwinkel
β: Keilwinkel
ρ: Radialwinkel
γ: Drehwinkel

Claims

Verfahren zur Bearbeitung einer Werkzeugkante eines Zerspanwerkzeugs (22) durch Erzeugen einer Schneidkantenverrundung, mit den Schritten: (i) Drehen einer Schleifbürste (12) mit (a) einem ersten Satz an Erstsatz-Schleifborsten (26), die sich von einer Drehachse (D) nach außen erstrecken, und (b) einem zweiten Satz an Zweitsatz-Schleifborsten (32), die sich von der Drehachse (D) nach außen erstrecken, (c) wobei die Erstsatz-Schleifborsten (26) und die Zweitsatz-Schleifborsten (32) sich so in jeweils unterschiedliche Axialrichtungen erstrecken, dass sie einander überkreuzen und eine Fuge (40) bilden um ihre Drehachse (D), (ii) wobei die Schleifborsten (26, 32) ein Bindungsmaterial und einen Schneidstoff aufweisen und (iii) Bewegen der drehenden Schleifbürste (12) entlang der Werkzeugkante (24), sodass die Werkzeugkante (24) so in die Fuge (40) eingreift, dass eine symmetrische oder asymmetrische Schneidkantenverrundung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Werkzeugkante (24) bezüglich einer Bezugsebene (E), in der die Drehachse (D) verläuft und in der ein Kontaktpunkt zwischen Schleifbürste (12) und Werkzeugkante (24) liegt, einen Keilwinkel (β) besitzt, - der Keilwinkel (β) eine Winkelhalbierende (W) hat und - die Drehachse (D) mit der Winkelhalbierenden (W) einen Einstellwinkel (δ) zwischen 60° und 120° einschließt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Schleifbürste (12) automatisch entlang einer Trajektorie (T) an der Werkzeugkante (24) entlang bewegt wird und - eine Zustellung der Schleifbürste (12) auf die Werkzeugkante (24) zu sich entlang der Trajektorie (T) ändert.
Bürstschleifmaschine (10) mit (a) einer Schleifbürste (12) mit (i) einem ersten Satz an Erstsatz-Schleifborsten (26), die sich von einer Drehachse (D) nach außen erstrecken, und (ii) einem zweiten Satz an Zweitsatz-Schleifborsten (32), die sich von der Drehachse (D) nach außen erstrecken, (iii) wobei die Erstsatz-Schleifborsten (26) und die Zweitsatz-Schleifborsten (32) sich so in jeweils unterschiedliche Axialrichtungen erstrecken, dass sie einander überkreuzen und eine Fuge (40) bilden. (b) einer Spindel (14), an der die Schleifbürste (12) zum Drehen befestigt ist, (c) wobei die Bürstschleifmaschine (10) zum Bewegen der Spindel (14) zumindest vier Bewegungsachsen (18) aufweist und eingerichtet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
Bürstschleifmaschine (10) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Maschinensteuerung, die eingerichtet ist zum automatischen Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und die zum Ansteuern aller Bewegungsachsen (18.i, i=1,2,3,4) sowie der Spindel (14) ausgebildet und dazu mit diesen verbunden ist.
Bürstschleifmaschine (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - die Erstsatz-Schleifborsten (26) Schleifstoffpartikel (30) aus einem ersten Schleifstoff (30.1) umfassen, - die Zweitsatz-Schleifborsten (32) Schleifstoffpartikel (30) aus einem zweiten Schleifstoff (30.2) umfassen und - der erste Schleifstoff (30.1) vom zweiten Schleifstoff (30.2) verschieden oder gleich ist.
Bürstschleifmaschine (10) nach einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Erstsatz-Schleifborsten (26) mit der Radialrichtung (R) einen ersten Axialwinkel (α₁) bilden, der betragsmäßig größer ist als 5° und/oder - die Zweitsatz-Schleifborsten (32) mit der Radialrichtung (R) einen zweiten Axialwinkel (α₂) bilden, der betragsmäßig größer ist als 5°.
Bürstschleifmaschine (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstsatz-Schleifborsten (26) und/oder die Zweitsatz-Schleifborsten (32) mit der Radialrichtung (R) einen Radialwinkel (p) bilden, der größer ist als 5°.
Bürstschleifmaschine (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass - die Erstsatz-Schleifborsten (26) in einem Fußbereich (27) mit einem ersten Zentralkörper (34), insbesondere einstückig, verbunden sind und/oder - die Zweitsatz-Schleifborsten (32) in einem Fußbereich (33) mit einem zweiten Zentralkörper (34), insbesondere einstückig, verbunden sind.