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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schleifen von mit Hartmetall bestückten Sägezähnen sowie ein entsprechendes Verfahren.
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Hartmetallbestückte Sägeblätter und Sägebänder sind in der Zerspanung von hoher wirtschaftlicher Bedeutung und werden umfangreich eingesetzt. Im Handwerk werden oftmals beidhändig geführte elektrische Säbelsägen für senkrechte Schnitte eingesetzt, deren hartmetallbestückte Schneiden sie zum Durchtrennen von Baumwurzeln im Erdreich, zur Demontage von Bauelementen, zum Metallschneiden bei der Feuerwehr und anderen Rettungsorganisationen sowie für das Durchtrennen von Metallen verwendbar machen. Aber auch in der Industrie werden derartige Sägeblätter und -bänder zum Zerspanen von Metallen, Kunststoffen oder Holz verwendet. Dementsprechend hohe Ansprüche werden an die Präzision der Zahngeometrien gestellt, die daher mit normalen Fräsvorgängen nicht in der geforderten Präzision erstellbar sind.
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Hartmetallbestückte Sägeblätter sowie -bänder weisen eine große Variabilität hinsichtlich der Zahnweite und der Zahngeometrie auf. Sie werden zunächst aus einem Rohling gefertigt, indem ein Metallband von einem Coil abgewickelt, ggf. gedreht und gerichtet wird. In dieses Metallband werden Rohzähne eingefräst und anschließend im Übergangsbereich zwischen zukünftiger Zahnbrust und zukünftigem Zahnrücken Hartmetallpins aufgeschweißt. Diese Hartmetallpins werden dann in einer Schleifmaschine auf Maß geschliffen, wozu üblicherweise Diamantschleifscheiben eingesetzt werden. Nach diesem Arbeitsschritt sind Zahnbrust und Zahnrücken auf Endmaß. Hierbei wird je nach herzustellender Zahnteilung und Keilwinkel eine entsprechende Diamantschleifscheibe eingesetzt. Anschließend erfolgt ein Schleifen der beiden Seitenflächen des zukünftigen Sägebandes, ggf. gefolgt von einem Ablängen auf die gewünschte Länge des fertigen Sägeblattes oder - bandes. Das Abwickeln des Rohlings vom Coil sowie die weiteren Arbeitsschritte erfolgen üblicherweise getaktet, jedenfalls im Umfang derjenigen Arbeitsschritte, mit denen ein zu fertigendes hartmetallbestücktes Sägeblatt/Sägeband kontinierlich bearbeitet wird. Hierbei müssen ggf. Pufferwege zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen (-maschinen) eingeplant werden, falls die Taktung nicht durch die ganze Fertigungslinie durchhaltbar ist.
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Für den Schleifvorgang am Zahn sind die richtige Körnung der Schleifscheiben, angepasste Schleifparameter sowie ein optimaler Schleifdruck wichtige Parameter. Aufgrund der geforderten hohen Präzision war es bislang bekannt, entsprechende Schleifmaschinen einzusetzen, die jeweils einen hartmetallbestückten Zahn eines Sägeblatts hinsichtlich Zahnbrust und -rücken schleifend bearbeiteten. Die Fertigungszeit pro Zahn beträgt dabei üblicherweise mehrere Sekunden, da die abzutragende Hartmetallschichtdicke oftmals nicht mit einem einzigen Zustellvorgang der Schleifscheibe abtragbar ist. Es ist daher bekannt, mehrere derartige Barbeitungsmaschinen einzusetzen, um mehrere Bänder gleichzeitig bearbeiten zu können.
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Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine effizientere Vorrichtung und ein effizienteres Verfahren zum Schleifen von Zähnen anzugeben.
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Die Vorrichtungsaufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Schleifen von hartmetallbestückten Zähnen von Sägebändern, aufweisend eine Vorschubeinrichtung zum getakteten Vorschub eines temporären Werkstücks, wobei das temporäre Werkstück gebildet ist aus einer Mehrzahl von zueinander parallelen Sägebändern, weiter aufweisend eine Spannvorrichtung, die die Mehrzahl an Sägebändern gegeneinander spannend ist, weiter aufweisend eine Schleifeinheit zum gleichzeitigen Schleifen einer Mehrzahl von Zähnen, wobei die Schleifeinheit eine Schleifscheibe mit einer Mehrzahl an Schleifprofilen aufweist. Das erfindungsgemäße Vorsehen einer Mehrzahl an Schleifprofilen an einer Schleifscheibe, insbesondere einer walzenförmig ausgebildten Schleifscheibe, die eine Vielzahl von Zahnbrustschleifprofilen und Zahnrückenschleifprofilen aufweist, führt mit großem Vorteil dazu, dass ein, ein temporäres Werkstück bildender, Block aus einer Vielzahl von parallelen und axial ausgerichteten Sägebändern gleichzeitig bearbeitet werden kann, mithin mehrere, insbesondere axial unmittelbar aufeinanderfolgende, Zähne eines Sägebandes gleichzeitig bearbeitbar sind, wobei die Schleifscheibe auch die Zähne der zu diesem Sägeband parallelen, benachbarten Sägebänder des temporären Werkstücks bearbeitend ist. Hierbei sind üblicherweise mehrere Zustellvorgänge der Schleifscheibe erforderlich, bevor zunächst der Zahnrücken und dann die Zahnbrust auf Maß sind. Die Spannvorrichtung stellt sicher, dass die zueinander parallelen Zähne der Mehrzahl an Sägebändern in gleicher Fertigungsgüte gefertigt werden. Hierdurch wird pro temporärem Werkstück zwar eine längere Bearbeitungszeit benötigt, jedoch führt die erfindungsgemäße Vielzahl an gleichheitig hergestellten Zähnen zu einer deutlich geringeren Fertigungszeit pro Zahn.
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In Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass sie eine Niederdrückeinheit und/oder eine Taktungseinheit und/oder eine Ablängeinheit aufweist. Die Niederdrückeinheit stellt sicher, dass alle Zahnrücken dieselbe Höhe über dem Zahngrund aufweisen, die Taktungseinheit stellt mit Vorteil sicher, dass jedes temporäre Werkstück im richtigen Taktmaß durch die Vorrichtung geführt wird und die Ablängeinheit ermöglicht das Ablängen von auf Endmaß gefertigen Sägebändern, falls Sägeblätter erzeugt werden sollen. Die Taktungseinheit ist dabei bevorzugt gebildet durch einen, insbesondere konischen, Eingreifdorn, der in entsprechend geformte Ausnehmungen jedes Sägebandes gleichzeitig eingreifend ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist weiter vorgesehen, dass sie Abstandshalter aufweist, insbesondere zwischen zwei benachbarte Sägebänder eines Werkstücks einführbare, vorzugsweise bandförmige Abstandshalter, ganz besonders bevorzugt segmentförmige, in der Spannvorrichtung ortsfest angeordnete Abstandshalter aufweist. Mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung wird erreicht, dass die ggf. über die Dicke des Sägebandes hinausragenden Hartmetallpins nicht zu einer Beeinträchtigung der Bearbeitung des benachbarten Sägebandes im temporären Werkstück führend ist. Die Dicke der Abstandshalter entspricht dabei bevorzugt mindestens dem Doppelten der Toleranzen der Länge der Hartmetallpins. Die Abstandshalter sind dabei insbesondere bandförmige Abstandshalter, vorzugsweise mitlaufende, erfindungsgemäß bevorzugt jedoch segementförmige, in der Spannvorrichtung ortsfest angeordnete Abstandshalter.
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Schließlich ist noch mit Vorteil vorgesehen, dass die Vorrichtung 2 bis 80, insbesondere 5 bis 60, bevorzugt 20 bis 40 Metallbänder zu einem temporären Werkstück zusammenfassend ist.
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Die Verfahrensaufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Schleifen von hartmetallbestückten Zähnen von Sägebändern, aufweisend die Schritte: - Spannen einer Mehrzahl von parallelen und axial zueinander ausgerichteten Sägebändern gegeneinander zur Erzeugung eines temporären Werkstücks, - Gleichzeitiges Schleifen des temporären Werkstücks an einer Mehrzahl von axial beabstandeten Orten, - Weitertransport des bearbeiteten temporären Werkstücks und erneutes Spannen zur Erzeugung eines erneuten temporären Werkstückes. Das erfindungsgemäße gleichzeitige Schleifen einer Vielzahl an Rohzähnen eines Bündels von einzelnen Sägebändern entlang eines axialen Abschnitts dieser Sägebänder führt mit ganz großem Vorteil zu sehr kurzen Zahnbearbeitungszeiten. Während einer Bearbeitungsdauer von mehreren Minuten der Vielzahl von Rohzähnen des temporären Werkstücks werden oftmals deutlich mehr als 1.000 Zähne fertig gestellt, je nach zu fertigender Zahngeometrie.
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In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass es weiter aufweist einen oder mehrere der folgenden Schritte: - Vorfräsen von Rohzähnen in gewünschten Bereichen des Metallbandes, - Abwickeln mehrerer Metallbänder mit jeweils vorgefrästen Rohzähnen und aufgeschweißten Hartmetallpins von jeweils einem Coil, - Drehen und Ausrichten der jeweiligen Metallbänder, - Einführen von Abstandshaltern zwischen zwei benachbarte Metallbänder, - Niederdrücken eines temporären Werkstücks während des Schleifens, - Aufwickeln mehrerer bearbeiteter Metallbänder zu jeweils einem Coil.
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In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass es einen Schritt des Ablängens eines bearbeiteten Metallbandes anstelle eines Aufwickelns aufweist.
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Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
- 1: ein Metallband im Rohzustand,
- 2: ein temporäres Werkstück aus 40 Metallbändern,
- 3: eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 4: eine Detailansicht der Schleifeinheit,
- 5: ein Detail einer Schleifscheibe und
- 6: eine weitere Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt ein Metallband im Zustand vor einer Bearbeitung durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, das hier bereits als Sägeband 3 bezeichnet ist, auch wenn es noch im Rohzustand befindlich ist. Zu erkennen sind eingefräste Rohzähne 18 bereits mit angeschweißten Hartmetallpins 17 im Bereich zwischen der späteren Zahnbrust und dem Zahnrücken. Zu erkennen ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, nämlich dass gezielt nur in bestimmten Bereichen des Sägebandes 3 Rohzähne 18 eingefräst werden, nämlich in diejenigen, die später mittels einer Ablängeinheit zu Sägeblättern verarbeitet werden. Dies verringert die Fertigungszeit, da an den später entfallenden Bereichen keine Zähne eingefräst werden müssen. Ein solches vorgefrästes und mit Hartmetallpins 17 versehenes Band wird erfindungsgemäß von einem Coil abgewickelt oder aber nach dem Aufschweißen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt.
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2 zeigt ein temporäres Werkstück 5, gebildet aus hier 40 zueinander parallelen Sägebändern 3 im Rohzustand. Zwischen diesen befinden sich 39 Abstandshalter 16, mithin jeweils ein Abstandshalter 16 zwischen zwei benachbarten Sägebändern 3. Die einzelnen Sägebänder 3 des temporären Werkstücks 5 sind zueinander axial ausgerichetet, so dass eine Schleifebearbeitung quer zur Längsrichtung der Sägebänder erfolgen kann, bei der alle Zähne aller Sägebänder 3 in gleichem Maß gefertigt werden können. Die Vorschubrichtung ist mit einem Pfeil gekennzeichnet, die Bearbeitungsrichtung mit einem Doppelpfeil, da die Bearbeitung orthogonal in beide Richtungen zur Längsachse erfindungsgemäß erfolgend ist. Zu erkennen ist ebenfalls eine Taktungseinheit 14, die hier als Ausnehmung in einem Sägeband 3 ausgebildet ist. In diese ebenfalls ausgerichteten und fluchtenden Ausnehmungen greift erfindungsgemäß ein entsprechend geformter Dorn ein und stellt so per Formschluß sicher, dass die Orientierung der Bänder zueinander auch nach Klemmung beibehalten bleibt.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in Teilansicht. Ein Bündel aus hier 40 parallelen Sägebändern 3 wird von rechts kommend in die Vorrichtung 1 eingefördert. Eine hier nicht sichtbare Spannvorrichtung 6 spannt das Bündel an Sägebändern 3 im Bereich der Schleifeinheit 7 und erzeugt so ein temporäres Werkstück 5 während der Schleifbearbeitung. Die Spannvorrichtung 6 ist durch die Niederdrückeinheit 13 verdeckt. Dieses wird durch eine, insbesondere mehrfingrige, Niederdrückeinheit 13 auf eine definierte Unterlage gedrückt, so dass über alle Zähne eine definierte, maßhaltige Zahnspitzenhöhe erzielbar ist. Die Niederdrückeinheit 13 ist verfahrbar ausgebildet und somit nach dem Niederdrücken und dem Spannen der Sägeblätter/Bänder in eine nicht störende Position außerhalb eines Schleifarbeitsbereichs verfahrbar. Rechts dargestellt ist eine Zufuhreinrichtung 25.
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In 3 links dargestellt ist eine Vorschubeinrichtung 4, wobei beim getakteten Fördern durch die Vorrichtung 1 die Klemmung des temporären Werkstücks gelöst wird, während die Vorschubeinrichtung 4 bereits das Sägebandbündel klemmend ist. Diese fördert dann das Sägebandbündel weiter, stoppt, löst die Klemmung, woraufhin die Spanneinheit 6 wiederum im Arbeitsbereich der Schleifeinheit 7 spannend und so ein temporäres Werkstück 5 erzeugend ist. Mittels dieser intermittierenden wechselnden Spannung wird zum einen ein getakteter Transport sichergestellt, zum anderen eine präzise Schleifbearbeitung ermöglicht. Eine Basisplatte 19 für die Schleifeinheit 7 sowie eine Schwenkeinrichtung 20 sind abgebildet, die Bewegungen sind mit Pfeilen angedeutet.
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4 zeigt eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Schleifscheibe 8 der Schleifeinheit 7 in Einbaulage in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sowie die Spannvorrichtung 6. Die Schleifscheibe 8 ist als Walze 10 ausgebildet, deren Schleifprofile entsprechend der zu fertigenden Zahnteilung ausgebildet ist. Beim Wechsel der zu fertigenden Zahngeometrie ist auch die Schleifscheibe 8 zu wechseln. Gut erkennbar ist, dass sämtliche Rohzähne unter der Schleifscheibe 8 eines Sägebandes 3 des temporären Werkstücks 5 gleichzeitig geschliffen werden, wobei die Schleifscheibe 8 quer zur Längsrichtung des Werkstücks 5 bewegt wird, um dessen sämtliche Zähne eines Sägebandabschnitts innerhalb der Schleifscheibenarbeitsbreite zu bearbeiten.
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5 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Schleifscheibe 8 als Walze 10 sowie einen entsprechenden Ausschnitt eines Sägebandes 3 mit Rohzähnen 18 und jeweils angeschweißten Hartmetallpins 17. Gestrichelt gezeichnet sind mit einem Keilwinkel ausgebildeten fertigen Zähne 2. Die Schleifscheibe 8 weist ein Schleifprofil 9 auf, gebildet durch eine Mehrzahl von identischen Zahnbrustschleifprofilen 11 und identischen Zahnrückenschleifprofilen 12. Mit nummerierten Pfeilen ist eine mögliche Bearbeitungsreihenfolge angegeben, wonach zunächst ein Schleifen des Zahnrückens mittels der Zahnrückenschleifprofile 12 erfolgt, insbesondere in mehreren Zustellschritten, wobei die Schleifscheibe 8 eine Bewegung in Richtung hinter die Zeichenebene ausführt, um alle parallelen Sägebänder 3 des temporären Werkstücks 5 im Bearbeitungsabschnitt zu bearbeiten. Diese sind der besseren Übersicht halber nicht angedeutet. Anschließend erfolgt eine Schleifbearbeitung der Zahnbrust mit den Zahnbrustschleifprofilen 12. Dies ist mit dem Pfeil 2. gekennzeichnet. Eine umgekehrte Bearbeitungsreihenfolge ist ebenfalls erfindungsgemäß.
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6 zeigt eine weitere Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1. Zu erkennen ist die Basisplatte 19 für die Schleifeinheit 7, sowie eine Schwenkeinrichtung 20 mit Antrieb 23. Ein Schwenklager 22 und drei Klemmeinrichtungen 24 sind ebenso wie ein Drehgeber 21 für die Schwenkeinrichtung 21 dargestellt. Mit diesen Baugruppen werden die Schleifeinheit 7 bewegt und das temporäre Werkstück erzeugt.
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In Abhängigkeit der zu fertigenden unterschiedlichen Zahngeometrien insbesondere den Spanwinkel an der Zahnbrust und den Freiwinkel am Zahnrücken betreffend, wird die Schleifeinheit 7 mit einer Schwenkeinrichtung 20, welche hinter der Basisplatte 19 angeordnet ist (auf der die Schleifeinheit 7 montiert ist), um den entsprechenden Winkel geschwenkt.
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Die Schwenkeinrichtung 20 besteht aus einem stabilen Schwenklager 21 mit einem hochauflösenden Drehgeber 22 zur exakten Winkeleinstellung, sowie einem NC-gesteuerten Antrieb 23 (Schwenkbewegung eingeleitet über ein Zahnritzel und ein Zahnsegment) sowie einer automatischen Klemmeirichtung 24.
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Um den Abwickelvorgang der einzelnen Coils an der Einlaufseite zu unterstützen, ist rechts von der Spannvorrichtung 6 eine Zuführeinrichtung 26 vorgesehen, welche im gleichen Takt wie die Vorschubeinrichtung 4 getaktet ist.
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Die Zuführeinrichtung 25 besteht, wie auch die Vorschubeinrichtung 4, aus einer Spanneinheit, einer Führungseinheit und aus einer Antriebseinheit.
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Mit der Erfindung werden so Zahnbearbeitungszeiten erreicht, die um einen Faktor 10 oder mehr unterhalb der jetzigen Bearbeitungszeiten liegen, auch wenn pro temporärem Werkstück bis zu mehreren Minuten Bearbeitungszeit benötigt werden. Da hierbei jedoch oftmals mehr als 1.000 Zähne gleichzeitig fertig gestellt werden, je nach Zahngeometrie auch mehr, sind die Zahnbearbeitungszeiten entsprechend kurz.
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Mit ganz großem Vorteil erlaubt die erfindungsgemäße Schleifbearbeitung hohe Fertigungsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig gewährleisteter höchster Bearbeitungspräzision, wozu eine Schleifscheibe und eine Sägebandbündelung entwickelt werden mußten.
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Das erfindungsgemäße Kernverfahren besteht hierzu aus den Schritten Spannen einer Mehrzahl von parallelen und axial zueinander ausgerichteten Sägebändern gegeneinander zur Erzeugung eines temporären Werkstücks, gleichzeitiges Schleifen des temporären Werkstücks an einer Mehrzahl von axial beabstandeten Orten und Weitertransport des bearbeiteten temporären Werkstücks und erneutes Spannen zur Erzeugung eines erneuten temporären Werkstückes. Zu diesen Schritten treten für einen vollständigen Fertigungsprozeß die Schritte: Vorfräsen von Rohzähnen in gewünschten Bereichen des Metallbandes, Abwickeln mehrerer Metallbänder mit jeweils vorgefrästen Rohzähnen und aufgeschweißten Hartmetallpins von jeweils einem Coil, Drehen und Ausrichten der jeweiligen Metallbänder, Einführen von Abstandshaltern zwischen zwei benachbarte Metallbänder, Niederdrücken eines temporären Werkstücks während des Schleifens sowie nach den Kernschritten Aufwickeln eines bearbeiteten Metallbandes zu einem Coil, alternativ Ablängen eines bearbeiteten Metallbandes anstelle eines Aufwickelns.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Zahn
- 3
- Sägeband
- 4
- Vorschubeinrichtung
- 5
- temporäres Werkstück
- 6
- Spannvorrichtung
- 7
- Schleifeinheit
- 8
- Schleifscheibe
- 9
- Schleifprofil
- 10
- Walze
- 11
- Zahnbrustschleifprofil
- 12
- Zahnrückenschleifprofil
- 13
- Niederdrückeinheit
- 14
- Taktungseinheit
- 15
-
- 16
- Abstandshalter
- 17
- Hartmetallpin
- 18
- Rohzahn
- 19
- Basisplatte Schleifeinheit
- 20
- Schwenkeinrichtung
- 21
- Schwenklager
- 22
- Drehgeber
- 23
- Antrieb
- 24
- Klemmeinrichtung
- 25
- Zuführeinrichtung
