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Die
Erfindung betrifft ein Abrichtrad für das Abrichten von
eine Verzahnung aufweisenden Werkzeugen für die Feinbearbeitung
von Werkstücken, insbesondere von Zahnrädern oder
anderen eine Verzahnung aufweisenden Bauteilen, wobei an dem Abrichtrad
mindestens ein Abrichtzahn ausgebildet ist.
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Ebenso
betrifft die Erfindung ein Abrichtwerkzeug zum Abrichten eines Werkzeugs
für die Feinbearbeitung eines Werkstücks, das
aus einem solchen Abrichtrad und einem das Abrichtrad tragenden
Träger zusammengesetzt ist.
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Die
mittels eines erfindungsgemäßen Abrichtrades bzw.
Abrichtwerkzeuges abzurichtenden Feinbearbeitungswerkzeuge dienen
beispielsweise zum Feinschleifen oder Honen von Werkstücken,
bei denen es sich wiederum typischerweise um Zahnräder,
Zahnstangen oder vergleichbare Bauteile handelt.
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Üblicherweise
sind die hier in Rede stehenden Feinbearbeitungswerkzeuge dabei
als keramisch- oder harzgebundene Werkzeuge hergestellt, an denen
eine Verzahnung ausgebildet ist, deren Gestalt der Form der zu bearbeitenden
Verzahnung entspricht.
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Im
Zuge der jeweiligen Feinbearbeitung kommt es zu Verschleiß am
Feinbearbeitungswerkzeug. Um sicherzustellen, dass die am zu bearbeitenden
Werkstück durch die Feinbearbeitung zu erzeugenden Formelemente
den an ihre Präzision gestellten Anforderungen genügen,
müssen die Feinbearbeitungswerkzeuge daher in bestimmten
Zeitabständen abgerichtet werden. Durch den Abrichtvorgang
wird das Feinbearbeitungswerkzeug in einen Zustand versetzt, in
dem eine optimale Präzision des Bearbeitungsergebnisses
bei gleichzeitig hoher Abtragleistung gewährleistet ist.
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Für
das Abrichten der Feinbearbeitungswerkzeuge werden üblicherweise
Abrichtwerkzeuge eingesetzt, in die das Profil des abzurichtenden Werkzeugs
eingearbeitet ist. Zusätzlich können in das Abrichtwerkzeug
Formelemente eingearbeitet sein, welche benötigt werden,
um die gegebenenfalls erforderlichen Geometrieänderungen
am abzurichtenden Werkzeug zu erzeugen.
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Im
Zuge des Abrichtvorgangs werden das Abrichtwerkzeug und das abzurichtende
Feinbearbeitungswerkzeug in Eingriff gebracht und das Profil bzw.
die Geometrie des Abrichtwerkzeugs auf das abzurichtende Feinbearbeitungswerkzeug übertragen.
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Ein
Beispiel für diese Vorgehensweise ist aus der
JP 09-057642 A bekannt.
Um einen optimalen Werkstoffabtrag während des Abrichtvorgangs bei
gleichzeitig optimaler Übertragung der Form der Zähne
des Abrichtrades auf das abzurichtende, innenverzahnte und ringförmig
ausgebildete Honwerkzeug sicherzustellen, werden bei diesem Stand
der Technik das Abrichtrad und das Werkzeug vor Beginn des Abrichtprozesses
in bestimmter Weise positioniert und anschließend über
jeweils getrennte, jedoch synchron laufende Antriebe solange angetrieben,
bis das gewünschte Abrichtergebnis erreicht wird. Das zu
diesem Zweck gemäß dem in der
JP 09-057642 A beschriebenen
Stand der Technik eingesetzte Abrichtrad ist schmaler als das abzurichtende
Honwerkzeug. Jedoch ist seine Breite unter Berücksichtigung
des Achskreuzwinkels, unter dem die Drehachse des abzurichtenden
Werkzeugs und des Abrichtrades zueinander ausgerichtet sind, so
bemessen, dass die Zähne des abzurichtenden Werkzeugs bei
einem Umlauf jeweils über die gesamte Breite ihrer Zahnflanken
von den Zähnen des Abrichtrades überstrichen werden.
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Damit
die Schneidwirkung des Abrichtwerkzeugs verstärkt wird,
wird das Abrichtwerkzeug bei Vorrichtungen der voranstehend erläuterten
Art neben der zwecks Einformung der jeweils gewünschten Zahnform
erforderlichen Zustellbewegung (X-Richtung) üblicherweise
auch noch oszillierend in Richtung seiner Drehachse bewegt (Z-Richtung).
Da die Breite des Abrichtrades dabei annähernd der Breite des
Honwerkzeugs und das jeweils verwendete Abrichtrad dem mittels des
abzurichtenden Werkzeugs feinzubearbeitenden Zahnrads entspricht,
können jedoch allenfalls geringe Korrekturen der Flankenlinie durch
eine Änderung der Achseinstellwerte vorgenommen werden.
So lassen sich Profilabweichungen und Abweichungen der Flankenlinien
bei den konventionellen Maschinen nur dadurch ausgleichen, dass
ein speziell für den Ausgleich dieser Fehler ausgelegtes
Abrichtrad verwendet wird.
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Ausgehend
von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik lag
der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Abrichtrad und ein mit
einem solchen Abrichtrad bestücktes Abrichtwerkzeug zu
schaffen, welche auf einfache Weise eine hochpräzise Abrichtbearbeitung
ermöglichen und dabei bei minimiertem Aufwand optimale
Korrekturmöglichkeiten bieten.
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In
Bezug auf das Abrichtrad ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst worden, dass ein solches Abrichtrad die in Anspruch
1 angegebenen Merkmale besitzt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des
erfindungsgemäßen Abrichtrades sind in den von
Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In
Bezug auf das Abrichtwerkzeug ist die voranstehend genannte Aufgabe
erfindungsgemäß dadurch gelöst worden,
dass ein solches Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch
10 ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Abrichtrades sind in den von Anspruch 10 abhängigen Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung basiert auf dem Gedanken, für die Abrichtbearbeitung
ein zumindest im Bereich seiner mit dem abzurichtenden Werkzeug
in Kontakt kommenden Zähne, bevorzugt aber vollständig,
aus einem Diamantwerkstoff hergestelltes Abrichtrad zu verwenden,
das mindestens in dem Bereich, in dem es zum Eingriff mit dem zu
bearbeitenden Werkzeug kommt, eine minimierte Dicke besitzt.
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Um
diesen Gedanken in der Praxis zu verwirklichen, sieht die Erfindung
vor, dass bei einem erfindungsgemäßen Abrichtrad
die Dicke im Bereich des jeweiligen mit dem abzurichtenden Werkzeug
in Eingriff kommenden Abrichtzahnes auf maximal 1,2 mm beschränkt
ist.
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Ein
erfindungsgemäßes Abrichtwerkzeug umfasst dementsprechend
ein erfindungsgemäß ausgebildetes Abrichtrad und
einen Träger, an dem das erfindungsgemäße
Abrichtrad gehalten ist.
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Indem
zum Abrichten eines Werkzeugs für die Feinbearbeitung von
Zahnrädern mit unbestimmter Klinge ein gegenüber
der Breite des abzurichtenden Werkzeugs sehr schmales Abrichtrad
verwendet wird, lassen sich nicht nur Bearbeitungs- und Herstellkosten
reduzieren, sondern es werden auch verbesserte Abrichter-Standzeiten
durch bessere Ausnutzung der mit Diamanten besetzten Schneidflächen
des Abrichtwerkzeugs erzielt.
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Aufgrund
dessen, dass bei Verwendung eines erfindungsgemäßen
Abrichtrades die Breite des abzurichtenden Werkzeugs jeweils um
ein Vielfaches größer ist als die Breite des Abrichtrades,
kann das Abrichtrad im Zuge des Abrichtvorgangs bei in Eingriff
befindlichem Abrichtrad und abzurichtendem Feinbearbeitungswerkzeug
unabhängig von der Form der jeweils zu bearbeitenden Zähne
in einer weitestgehend frei steuerbaren Bewegung entlang der Zahnflanken
des abzurichtenden Werkzeugs bewegt werden. So lassen sich beispielsweise
bei gerad- oder schrägverzahnten sowie bei in anderer Weise
komplex geformt verzahnten Werkzeugen die jeweils erforderlichen
Schrägungswinkel bzw. die jeweils abzubildende Zahnform
allein durch die Bewegung bestimmen, die das Abrichtrad bei seinem
Weg entlang der Zahnflanke des Zahns ausführt, mit dem es
jeweils in Eingriff steht.
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Die
beim Stand der Technik aufgrund der notwendigerweise korrespondierenden
Form von Abrichtrad und zu bearbeitendem Werkzeug sich ergebenden
Einschränkungen bei der Formgebung des abzurichtenden Werkzeugs
bestehen bei erfindungsgemäßer Vorgehensweise
nicht mehr. Die durch die erfindungsgemäße Gestaltung
eines Abrichtrades ermöglichte Vorgehensweise gestattet
es vielmehr, mittels der an konventionellen Feinbearbeitungsmaschinen
standardmäßig vorhandenen Verstellmöglichkeiten
in X- und Z-Richtung sowie um die Bund C-Achse die am jeweils bearbeiteten
Zahn zu erzeugende Form allein durch Maschinensteuerung vorzugeben. Selbstverständlich
ist es dazu insbesondere zum Abrichten eines Werkzeugs zum Feinbearbeiten
eines Zahnrades zweckmäßig, wenn das erfindungsgemäße
Abrichtrad mehrere in gleichen Winkelabständen um seinen
Umfang herum verteilt angeordnete Abrichtzähne aufweist,
deren Dicke jeweils in gleicher erfindungsgemäßer
Weise beschränkt ist.
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Stattdessen
kann ein erfindungsgemäßes Abrichtrad dazu genutzt
werden, unterschiedlich geformte Werkzeuge abzurichten. Insbesondere
können mit einem einzigen erfindungsgemäß schmalen Abrichtrad
Werkzeuge abgerichtet werden, die sich hinsichtlich ihrer Formgebung,
insbesondere hinsichtlich ihres Normalmoduls und ihrer Normalprofilform
unterscheiden. Die im Stand der Technik noch bestehende Notwendigkeit,
für jedes abzurichtende Werkzeug ein speziell an das jeweilige
Werkzeug angepasstes Abrichtrad einzusetzen, ist somit durch die Erfindung
aufgehoben.
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Ebenso
können bei Verwendung eines erfindungsgemäß schmalen
Abrichtrades die jeweiligen Flanken der Zähne des abzurichtenden
Werkzeugs unter voneinander abweichenden Vorgaben bearbeitet werden.
So ist es beispielsweise möglich, die einander gegenüberliegenden
Flanken zweier Zähne des abzurichtenden Werkzeugs nacheinander
unterschiedlich auszuführen. Der besondere Vorteil besteht
in dieser Hinsicht darin, dass die geringe Dicke des erfindungsgemäß eingesetzten
Abrichtrades es erlaubt, die einzelnen Flanken der Zähne
des abzurichtenden Werkzeugs unabhängig voneinander zu bearbeiten.
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Ein
besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung
eines schmalen Abrichtrades besteht des Weiteren darin, dass durch
die geringe Dicke des erfindungsgemäß gegenüber
dem jeweils zu bearbeitenden Zahn des abzurichtenden Werkzeugs sehr
schmalen Abrichtrades eine weitestgehende Freiheit der Beweglichkeit
des Abrichtrades erzielt wird. Diese erlaubt es, zwischen den Zähnen
des abzurichtenden Werkzeugs Korrekturen der Flankenlinien des abzurichtenden
Werkzeugs unabhängig von einer bestimmten, allein auf das
jeweils zu bearbeitende Werkzeug bezogenen Formgebung des Abrichtrades
vorzunehmen. Eine Verstellmöglichkeit in einer zweiten
Ebene zum Achskreuzwinkel ist dazu jeweils nicht erforderlich.
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Das
erfindungsgemäß eingesetzte Abrichtrad ist möglichst
schmal ausgebildet. Optimaler Weise ist seine Breite so reduziert,
dass seine den Zahnflanken des abzurichtenden Werkzeugs zugeordneten
Schmalseiten nach Art einer Messerschneide ausgebildet sind oder,
soweit dies aus materialtechnischen Gründen nicht möglich
ist, zumindest so schmal sind, dass jeweils nur eine minimale Überdeckungsfläche
zwischen den Schmalseiten des Abrichtrades und den Flankenflächen
des zu bearbeitenden Werkzeugs gegeben ist.
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Dementsprechend
sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die
Breite der mit dem anzurichtenden Werkzeug in Eingriff kommenden
Zähne des Abrichtrades höchstens einem Fünftel,
bevorzugt höchstens einem Achtel, der Breite des abzurichtenden
Werkzeugs entspricht. Für die Praxis kann dazu die Dicke
des Abrichtrades zumindest im Bereich des jeweiligen Abrichtzahnes
auf höchstens 1,0 mm beschränkt sein. Unter Berücksichtigung
der mechanischen Eigenschaften der heute zur Verfügung
stehenden Diamantwerkstoffe ist es dabei im Hinblick auf die Belastbarkeit
des Abrichtrades zweckmäßig, zumindest in dem
hinsichtlich seiner Belastung im praktischen Einsatz kritischen
Bereich des Abrichtrades eine Mindestdicke von 0,5 mm vorzusehen.
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Eine
besonders einfache und praxisgerecht herstellbare Ausgestaltung
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Abrichtrades
an keiner Stelle größer ist als im Bereich des
Abrichtzahns. So weist das Abrichtrad bevorzugt eine gleichmäßige
Dicke auf. Diese Variante der Erfindung erlaubt es beispielsweise,
das Abrichtrad aus einer vorgefertigten Diamantscheibe auszuschneiden
oder durch gleichmäßiges Abscheiden auf einem Trägermaterial
zu erzeugen.
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Als
Werkstoff für ein erfindungsgemäßes Abrichtrad
sind alle synthetisch erzeugten Diamantwerkstoffe geeignet, die
eine ausreichend hohe Belastbarkeit besitzen. Bei solchen Diamantwerkstoffen handelt
es sich beispielsweise um einen in der Fachwelt auch unter dem Kürzel
"PKD" bekannten polykristallinen Diamantwerkstoff. Aus PKD-Material
vorgefertige Ronden, bei denen eine polykristalline Diamantschicht
beispielsweise durch Abscheiden aus der Gasphase oder Auflöten
einer vorgefertigten Scheibe bereits fest auf einem Trägermaterial
aufgebracht ist, stehen auf dem freien Markt zur Verfügung.
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Auch
ist es möglich, das erfindungsgemäße Abrichtrad
aus einem ebenso vorgefertigten monokristallinen synthetischen Diamantblatt
herzustellen, das zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Abrichtwerkzeugs mit einem beispielsweise aus Hartmetall bestehenden
Trägermaterial stoffschlüssig verbunden wird,
insbesondere das Trägermaterial aufgelötet wird.
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Des
Weiteren ist es denkbar, ein erfindungsgemäßes
Abrichtwerkzeug dadurch herzustellen, dass auf einem aus Hartmetall
bestehenden Trägermaterial durch Auftragslöten
in Kornform vorliegende Diamanten aufgebracht werden.
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Unabhängig
davon wie der Diamantwerkstoff auf das Trägermaterial aufgebracht
bzw. an ihm befestigt wird, kann das betreffende Trägermaterial
bei einem erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeugs als Träger
dienen.
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Des
Weiteren bietet es sich unabhängig davon, wie die das erfindungsgemäße
Abrichtrad bildende Diamantschicht hergestellt wird, an, die an dem
erfindungsgemäßen Abrichtrad vorgesehenen Abrichtzähne
durch Laserstrahlschneiden aus dem in der Regel als Scheibe vorliegenden
Diamantwerkstoff herauszuschneiden. Alternativ ist es jedoch auch
möglich, die Form des erfindungsgemäßen
Abrichtrades durch ein materialabtragendes Verfahren, wie beispielsweise
durch Funkenerosion, aus dem scheibenförmig vorliegenden
Diamantwerkstoff herauszuarbeiten.
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Um
einen ordnungsgemäßen Eingriff von Abrichtwerkzeug
und zu bearbeitendem Feinbearbeitungswerkzeug zu sichern, stehen
beim erfindungsgemäßen Abrichtrad die jeweils
vorhandenen Abrichtzähne in radialer Richtung frei von
dem Abrichtwerkzeug ab. Der Außendurchmesser des Trägers ist
dementsprechend kleiner als der größte Außendurchmesser
des Abrichtrades. Optimaler Weise entspricht dabei der Außendurchmesser
des Trägers dem Fußkreisdurchmesser des Abrichtrades,
um eine maximale Abstützung des Abrichtrades sicherzustellen.
Um gleichzeitig einen freien Abfluss des beim Abrichtvorgang abgetragenen
Materials zu gewährleisten, kann der Träger eines
erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeugs nach Art eines
Kegelstumpfes ausgebildet sein, dessen größere
Grundfläche am Abrichtrad anliegt, während seine
Dachfläche auf der vom Abrichtrad abgewandten Seite des
Abrichtrades angeordnet ist. Bei einem derart ausgebildeten Träger
sind die Umfangsflächen ausgehend vom Abrichtrad zurückweichend
schräg ausgerichtet, so dass auch im Bereich des Trägers
nahe den Abrichtzähnen ein optimal großer Freiraum
zur Verfügung steht.
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Um
nach der Inbetriebnahme eines neuen, im Bereich seiner mit dem abzurichtenden
Werkzeug in Kontakt kommenden Flächen noch besonders scharfen
Abrichtrades die Gefahr eines in Folge des Auftretens lokaler Belastungsspitzen übermäßigen Anfangsverschleißes
zu mindern, kann an der jeweiligen Schneidkante des Abrichtrades
eine Fase oder ein Radius angebracht werden. Um diese Formelemente
an der Schneidkante zu erzeugen, können beispielsweise
rotierende Bürsten mit diamantbesetzten Borsten eingesetzt
werden. Ebenso lassen sich die betreffenden Formelemente auch durch
Laserbearbeitung erzeugen.
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Eine
besonders steife und damit hochbelastbare Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Abrichtwerkzeuges ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtrad
durch mindestens zwei der Form des jeweiligen Abrichtrades entsprechende
Scheiben zusammengesetzt ist, die aufeinander liegend gemeinsam
an dem Träger befestigt sind. Die zwei oder mehr Scheiben
des Abrichtrades stützen sich dann gegenseitig ab. Kommt
es zum Ausbrechen von Diamantpartikeln an einer der Scheiben, steht
darüber hinaus in dessen unmittelbarer Nähe immer
noch Diamantmaterial der jeweils darauf liegenden Scheibe zur Verfügung.
Um dabei eine dauerhaft feste und positionsgenaue Verbindung der
Scheiben untereinander zu sichern, können die Scheiben
untereinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere miteinander
verklebt sein.
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Um
die Abtragleistung bei der Abrichtbearbeitung weiter zu verbessern,
können in das Abrichtrad im Bereich seiner mit dem abzurichtenden
Werkzeug in Kontakt kommenden Schneidflächen, insbesondere
in sein Zahnprofil, Einkerbungen eingearbeitet sein. Sind bei einem
erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeug mehrere aufeinanderliegende
Abrichträder vorhanden, so kann dieser Effekt dadurch verstärkt werden,
dass zwei Scheiben mit unterschiedlich angeordneten Kerben miteinander
kombiniert werden. Durch die dann von Abrichtrad zu Abrichtrad gegeneinander
versetzte Anordnung der Kerben wird nicht nur eine besonders hohe
Abtragleistung erreicht, sondern auch sichergestellt, dass die am
zu bearbeitenden Feinbearbeitungswerkzeug jeweils abzurichtende
Fläche einen besonders gleichmäßigen
Verlauf erhält.
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Nachdem
ein erfindungsgemäßes Abrichtrad gemäß einer
der voranstehend bereits erläuterten Möglichkeiten
erzeugt worden ist, kann das Abrichtrad feinbearbeitet werden, um
noch vorhandene Kornspitzen abzutragen, die das angestrebte Hüllprofil überragen.
Dazu kann beispielsweise ein genau positionierbarer Laserstrahl
eingesetzt werden. Wie bereits im Artikel "Starke (Im-)Pulse
für die Mikrobearbeitung" von A. Gillner et al., Mikroproduktion 2/2007,
S. 10–41, beschrieben, lassen sich mittels Laserstrahl
durch extrem kurze Impulse im Pico- und Femto-Sekundenbereich bei
hohen Pulsfolgefrequenzen und sehr guter Strahlqualität
Diamant- und CBN-Körner ohne thermische Schädigung
im μm-Bereich genau bearbeiten. Durch den Einsatz eines
Laserstrahls zum Feinbearbeiten des Abrichtrades kann so das üblicherweise
zum Erzeugen eines präzise geformten Hüllprofils
angewendete, verfahrens- und zeitaufwändige Feinschleifen
mit Diamantwerkzeugen vermieden werden.
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Um
bei der Laserfeinbearbeitung des Abrichtrades eine optimale Schneidleistung
zu erzielen, kann der Laserstrahl dabei so geformt werden, dass er
eine lange Strahltaille besitzt.
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Alternativ
ist es auch möglich, einen Laserstrahl einzusetzen, der
im Wasserstrahl geführt wird. Ein entsprechendes Verfahren
wird unter der Bezeichnung "Microjetverfahren" von der Synova SA (CH)
angeboten. Durch den den Laserstrahl einhüllenden und führenden
Wasserstrahl wird die bei der Laserbearbeitung am Abrichtrad entstehende Wärme
schnell abgeführt, so dass nicht nur eine geometrisch einwandfreie
Schnittkante erzielt wird, sondern auch eine Rissbildung oder ähnliche
in Folge von Erwärmung eintretende Schädigungen
vermieden werden.
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Abhängig
von der Formgebung der Zähne sowie der Anordnung und Ausrichtung
der jeweils zu bearbeitenden Flächen des Abrichtrades kann
der Laserstrahl in Profilrichtung (radial) oder in Flankenrichtung
(axial) geführt werden, wobei diese Bewegungen erforderlichenfalls
auch miteinander kombiniert werden können.
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Um
die jeweils notwendigen Relativbewegungen zwischen Laserstrahl und
Abrichtrad kann eine koordinatengesteuerte mehrachsige handelsübliche
Bearbeitungsmaschine verwendet werden. So lässt sich dazu
beispielsweise eine um die Laserschneideinrichtung ergänzte
Verzahnungshonmaschine einsetzen.
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Alternativ
kann zur Realisierung der erforderlichen Relativbewegung zwischen
Laserstrahl und Abrichtrad auch ein Scannersystem dienen, wobei ein
solches Scannersystem durch eine koordinatengesteuerte Bearbeitungsmaschine
ergänzt werden kann.
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Eine
besonders einfache Möglichkeit, die bei der Feinbearbeitung
des Abrichtrades mittels Laserstrahl erforderliche Relativbewegung
zwischen Laserstrahl und Abrichtrad auszuführen, besteht
darin, dass der Laserstrahl in einem Röhrchen geführt
ist, in dem ein Ablenkspiegel angeordnet ist, der den Laserstrahl
gegen die Zahnflanken lenkt.
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Der
Laserstrahl kann zudem dazu genutzt werden, zur Herstellung des
gewünschten Hüllprofils an den Körnern
durch entsprechende Relativbewegung eine spezielle Kornform herzustellen,
die den Abrichtvorgang bei keramischen Werkzeugen begünstigt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden
Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigen jeweils schematisch in seitlicher Ansicht:
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1 ein
zur Herstellung eines Abrichtwerkzeuges dienendes Plattenmaterial;
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2 ein
Abrichtwerkzeug zum Abrichten eines Werkzeugs für die Feinbearbeitung
eines Zahnrades;
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3 einen
Ausschnitt des Abrichtwerkzeugs in einer vergrößerten
perspektivischen Darstellung;
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4 einen
Ausschnitt eines alternativen Abrichtwerkzeugs in einer vergrößerten,
der 3 entsprechenden perspektivischen Darstellung.
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Um
in der voranstehend beschriebenen Weise ausgebildete Abrichträder
A mit der erfindungsgemäß geforderten minimierten
Breite herstellen zu können, wird hier vorgeschlagen, das
Abrichtrad A des in 2 dargestellten Abrichtwerkzeugs
W aus einem Plattenmaterial P zu erzeugen, das ein plattenförmiges
Trägermaterial T und eine von dem Trägermaterial
getragene Diamantschicht S umfasst.
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Derartige
Plattenmaterialien P sind vergleichbar kostengünstig auf
dem Markt erhältlich und lassen sich großtechnisch
durch Abscheidung von synthetischem Diamant S auf dem Trägermaterial
T herstellen. Als Werkstoff für das Trägermaterial
T kann dabei beispielsweise ein Hartmetall dienen.
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Aus
dem Diamant-Plattenmaterial P lässt sich beispielsweise
mittels Laser-, Wasserstrahl- oder Erodierschneiden das jeweilige,
hier zahnradförmige Abrichtrad A formgenau herausschneiden.
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Das
auf diese Weise erhaltene Abrichtrad A weist eine extrem reduzierte
Dicke D, die in der Regel weniger als 1 mm, insbesondere bis maximal
0,5 mm, beträgt, und damit einhergehend eine ebenso minimierte
Breite B seiner Abrichtzähne Z auf. Gleichzeitig sind die
Kanten zwischen den Zahnkopfflächen, den Zahnflanken und
den Stirnseiten 1, 2 des schmalen Abrichtrades
A besonders scharfkantig ausgebildet. Infolgedessen lässt
sich mit einem erfindungsgemäß erzeugten Abrichtrad
A am zu bearbeitenden, hier nicht gezeigten Feinbearbeitungswerkzeug
nicht nur eine besonders gute Schneidleistung, sondern auch eine
besonders präzise Formgebung erzielen.
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Um
am Abrichtrad A auch im Bereich des Übergangs zu dem Trägermaterial
T eine freiliegende Kante K zu erzeugen, wird das Trägermaterial
T an dieser Stelle angeschrägt oder in anderer geeigneter
Form so abgetragen, dass das Trägermaterial T gegenüber
dem Umfangsbereich in die Diamantschicht S, in den die Abrichtzähne
Z eingeformt sind, zurückspringt. Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das Trägermaterial T dementsprechend nach Art eines Kegelstumpfes
geformt, der mit seiner größeren Grundfläche
am Abrichtrad A anliegt.
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Beim
in 2 gezeigten Abrichtwerkzeug W bildet das derart
geformte Trägermaterial T den Träger, an dem das
Abrichtrad A gehalten ist.
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Dabei
hat sich überraschend gezeigt, dass die Diamantschicht
S und das Trägermaterial T des Plattenmaterials P einen
so festen Verbund eingehen, dass die Diamantschicht S trotz der
extremen reduzierten Dicke (= "Schmalheit") D des Abrichtrades A
besonders hohe Standzeiten erreicht.
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Zur
Verbesserung der Abtragleistung können in die mit dem abzurichtenden,
nicht dargestellten Feinbearbeitungswerkzeug in Kontakt kommenden Flächen
Einkerbungen N eingeformt sein, von denen hier der Übersichtlichkeit
halber nur eine gezeigt ist. Die Schneidkante E der Zähne
des Abrichtrades A kann unter Ausbildung einer Fase angeschrägt
oder unter Ausbildung eines Radius abgerundet sein, um dort ein
Ausbrechen von Diamantkörnern in Folge von Belastungsspitzen
zu vermeiden.
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Wie
in 4 angedeutet, ist es auch möglich, das
Abrichtrad A aus zwei oder mehr gleich geformten Scheiben A1, A2
zusammenzusetzen, die aufeinander liegend miteinander fest verklebt
sind. Die Einkerbungen N dieser Scheiben A1, A2 können dabei
versetzt zueinander angeordnet sein, um einen besonders gleichmäßigen
Materialabtrag am abzurichtenden Feinbearbeitungswerkzeug zu erreichen.
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Im
Abrichtbetrieb kann das Abrichtwerkzeug mit Schwingungen beaufschlagt
werden, die im Bereich von 20 bis 40 kHz liegen, um die Abtragleistung weiter
zu erhöhen.
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- 1,
2
- Stirnseiten
des Abrichtrades A
- A
- Abrichträder
- A1,
A2
- Scheiben
- B
- Breite
(= Dicke D) der Abrichtzähne Z des Abrichtrades A
- D
- Dicke
des Abrichtrades A
- E
- Schneidkante
der Zähne Z des Abrichtrades A
- K
- Kante
- N
- Einkerbungen
- P
- Plattenmaterial
- S
- Diamantschicht
- T
- Trägermaterial
- W
- Abrichtwerkzeug
- Z
- Abrichtzähne
des Abrichtrades A
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 09-057642
A [0008, 0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - "Starke (Im-)Pulse
für die Mikrobearbeitung" von A. Gillner et al., Mikroproduktion
2/2007, S. 10–41 [0034]