DE202015101725U1

DE202015101725U1 - Oszillationswerkzeug und Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks

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Publication number: DE202015101725U1
Application number: DE202015101725.1U
Authority: DE
Original assignee: KWB Germany GmbH
Current assignee: KWB Germany GmbH
Priority date: 2015-04-08
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2015-04-21
Anticipated expiration: 2025-04-09

Abstract

Oszillationswerkzeug (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einem Werkzeuggrundkörper (2), welcher einen Befestigungsabschnitt (4) zur Befestigung des Oszillationswerkzeugs (1) an eine oszillierend antreibbare Werkzeugspindel (102) einer Werkzeugmaschine (100) aufweist, und mindestens einer Aufnahmefläche (6) zur Aufnahme eines Bearbeitungsmittels (8), insbesondere eines Schleifmittels, zur Bearbeitung des Werkstücks dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeuggrundkörper (2) vollständig oder abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Oszillationswerkzeug zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einem Werkzeuggrundkörper, welcher einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung des Oszillationswerkzeugs an eine oszillierend antreibbare Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine aufweist, und mindestens einer Aufnahmefläche zur Aufnahme eines Bearbeitungsmittels, insbesondere eines Schleifmittels, zur Bearbeitung des Werkstücks.
Ferner betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einer oszillierend antreibbaren Werkzeugspindel mit einer Aufnahmeeinheit, welche dazu eingerichtet ist, ein Oszillationswerkzeug aufzunehmen; und einem länglichen und vorzugsweise im Wesentlichen runden oder ovalen Griffabschnitt zum Führen der Werkzeugmaschine, wobei sich der Griffabschnitt entlang einer Mittelachse erstreckt.
Derartige Oszillationswerkzeuge und Werkzeugmaschinen finden insbesondere in der Oberflächenbearbeitung von Werkstücken Anwendung. Beispielhafte Anwendungsgebiete sind das Schleifen bzw. Abschleifen und das Polieren von Holz- oder Metalloberflächen. Ferner können derartige Oszillationswerkzeuge und Werkzeugmaschinen jedoch auf für die Bearbeitung von Werkstückkanten eingesetzt werden, beispielsweise zum Abrunden von spitzen Werkstückkanten oder zum Erzeugen spezieller Radien.
Verwendet werden derartige Oszillationswerkzeuge und Werkzeugmaschinen insbesondere auch für die Bearbeitung von Werkstücken mit Nuten oder Federprofilen. Geeignete Oszillationswerkzeuge können aufgrund ihrer kompakten und schlanken Bauweise in die zu bearbeitenden Nuten derart eingeführt werden, dass der Nutgrund und die Seitenflächen der Nut bearbeitet, beispielsweise abgeschliffen oder poliert, werden können.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass durch Oszillationswerkzeuge mit einem starren Werkzeuggrundkörper bei Ausübung einer zu hohen Druckkraft während des Bearbeitungsvorgangs, beispielsweise durch ein zu starkes Andrücken der Werkzeugmaschine durch den Maschinenbediener, eine Beeinträchtigung des Arbeitsergebnisses hervorgerufen werden kann, beispielsweise durch einen unbeabsichtigten übermäßigen Materialabtrag während eines Schleifvorgangs.
Ferner besteht bei Oszillationswerkzeugen mit einem starren Werkzeuggrundkörper bei zu hoher Druckbelastung stets das Risiko eines Sprödbruchs oder einer dauerhaften Verformung, sodass das Oszillationswerkzeug unbrauchbar wird. Weitere Beschädigungen, wie Risse oder Teilabbrüche stellen ferner eine erheblich Beeinträchtigung der Arbeitssicherheit dar, da sich lösende Materialsplitter aufgrund der Oszillationsbewegung des Werkzeugs rasch beschleunigt werden und somit eine potentielle Verletzungsgefahr für den Maschinenbediener darstellen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es folglich eine Möglichkeit zu schaffen, die Bearbeitung von Werkstücken mittels eines Oszillationswerkszeugs einerseits zu vereinfachen und andererseits die Arbeitssicherheit bei Verwendung eines solchen Werkzeugs zu erhöhen.
Die Aufgabe wird durch ein Oszillationswerkzeug der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Werkzeuggrundkörper vollständig oder abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet ist. Unter „elastisch verformbar“ im Sinne der Erfindung ist eine Verformbarkeit des Werkzeuggrundkörpers bzw. eines Abschnitts des Werkzeuggrundkörpers zu verstehen, welche zu einer vom Maschinenbediener wahrnehmbaren ausgeprägten Formveränderung des Werkzeuggrundkörpers, z.B. durch Verbiegen, führt. Eine derartige Verformung liegt beispielsweise dann vor, wenn sich das von der Werkzeugmaschine abgewandte Ende des Werkzeuggrundkörpers durch die von dem Maschinenbediener auf das Oszillationswerkzeug aufbringbare Druckkraft um ein Mehrfaches der Materialstärke des Werkzeuggrundkörpers anheben oder absenken lässt.
Durch die vollständige oder abschnittsweise elastische Verformbarkeit des Werkzeuggrundkörpers werden überhöhte Druckkräfte des Maschinenbedieners ausgeglichen, sodass das Arbeitsergebnis auch bei unsachgemäßer Bedienung der Werkzeugmaschine nicht beeinträchtigt wird. Außerdem erlaubt es die elastische Verformbarkeit, dass der Maschinenbediener unmittelbar eine zu starke Anpressung der Werkzeugmaschine wahrnehmen kann, sodass das Risiko einer Werkzeugbeschädigung und insbesondere das Risiko eines Werkzeugbruches erheblich verringert ist. Des Weiteren passt sich das Werkzeug aufgrund seiner Elastizität gut an eine zu bearbeitenden Oberfläche an. Des Weiteren kann ein erfindungsgemäßes Werkzeug beispielsweise gut in ein Nut hinein geführt werden, um diese innen zu bearbeiten
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs weist der Werkzeuggrundkörper mehrere miteinander verbundene Grundkörperteile auf, wobei sich mindestens zwei Grundkörperteile in ihrer Biegesteifigkeit unterscheiden. Besonders bevorzugt ist ein Oszillationswerkzeug, dessen Werkzeuggrundkörper zwei miteinander verbundene Grundkörperteile aufweist. Dabei kann beispielsweise ein Grundkörperteil des Werkzeuggrundkörpers starr und ein Grundkörperteil des Werkzeuggrundkörpers elastisch verformbar ausgebildet sein. Ferner können auch mehrere bzw. beide Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers elastisch verformbar ausgebildet sein, wobei sich weiterhin mindestens zwei Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers in ihrer Biegesteifigkeit unterscheiden. Durch die Mehrteiligkeit des Werkzeuggrundkörpers lässt sich auf besonders einfache und kostengünstige Weise ein elastisch verformbarer Werkzeuggrundkörper herstellen. Die nachträgliche Bearbeitung des Werkzeuggrundkörpers zur Realisierung der elastischen Verformbarkeit kann somit entfallen.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oszillationswerkszeugs unterschieden sich die mehreren Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers in ihrer Materialstärke, also in ihrer Dicke. Mittels der Materialstärke der einzelnen Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers lässt sich die Beigesteifigkeit besonders effektiv und kostengünstig beeinflussen. Bei der Herstellung der einzelnen Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers kann die beabsichtigte Steifigkeit bereits berücksichtigt werden, sodass eine nachträgliche Bearbeitung der einzelnen Grundkörperteile entfällt. Somit können Grundkörperteile mit unterschiedlichen Biegesteifigkeiten unter Verwendung eines identischen Ausgangsmaterials erzeugt werden. Somit werden auch die Materialkosten und der Logistikaufwand einer industriellen Fertigung gesenkt. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die mehreren Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers in ihrem Flächenträgheitsmoment. Dies kann durch geeignete Geometrien der einzelnen Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers erreicht werden. Dabei kann der Werkzeuggrundkörper beispielsweise ein oder mehrere schmale längliche Grundkörperteile und ein oder mehrere breite kurze Grundkörperteile umfassen, welche sich in ihrem Flächenträgheitsmoment unterscheiden, obwohl sie eine identische Materialstärke aufweisen. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die mehreren Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers in ihrer Materialelastizität. Beispielsweise sind die einzelnen Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers aus verschiedenen Materialien oder Legierungen ausgebildet, welche sich in ihrem Elastizitätsmodul, also ihrer Materialelastizität unterscheiden. Ferner können durch geeignete Materialkombinationen auch weitere Vorteil erzielt werden. So lassen sich beispielsweise Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers, welche eine komplexe Geometrie aufweisen, kostengünstig mittels Kunststoff-Spritzgussverfahren herstellen, währenddessen Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers, welche eine einfache Geometrie aufweisen jedoch höher beansprucht werden, besonders vorteilhaft aus Metall, z.B. durch Stanzen, hergestellt werden können.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs umfasst ein erstes Grundkörperteil des Werkzeuggrundkörpers den Befestigungsabschnitt. Das erste Grundkörperteil des Werkzeuggrundkörpers ist vorzugsweise stoffschlüssig mit einem zweiten Grundkörperteil des Werkzeuggrundkörpers verbunden. Ferner ist es bevorzugt, dass das erste Grundkörperteil eine geringere Biegesteifigkeit als das zweite Grundkörperteil aufweist. Die elastische Verformbarkeit kann somit durch das Grundkörperteil des Werkzeuggrundkörpers realisiert werden, welches den Befestigungsabschnitt umfasst. Das zweite Grundkörperteil und etwaige weitere Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers können somit weniger verformbar oder sogar nicht verformbar ausgebildet sein und somit höheren Beanspruchungen ausgesetzt werden. Auf diese Weise wird der Einsatzbereich des Oszillationswerkzeugs erweitert und dessen Lebendauer erhöht.
Das erfindungsgemäße Oszillationswerkzeug wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass der Werkzeuggrundkörper einteilig ausgebildet ist und mehrere Grundkörperabschnitte aufweist, wobei mindestens zwei Grundkörperabschnitte sich in ihrer Biegesteifigkeit unterscheiden. Aufgrund der Einteiligkeit des Werkzeuggrundkörpers sind Herstellungsschritte zum Fügen einzelner Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers nicht notwendig. Somit wird die Herstellung vereinfacht und beschleunigt. Ferner werden Spannungsspitzen in etwaigen Fügebereichen des Werkzeuggrundkörpers vermieden. Somit kann das Oszillationswerkzeug höheren Beanspruchungen ausgesetzt werden und das Risiko von Rissbildung, dauerhafter Verbiegung oder einem Werkzeugbruch wird somit erheblich reduziert.
Ferner ist ein Oszillationswerkzeug bevorzugt, dass bei welchem sich die mehreren Grundkörperabschnitte des Werkzeuggrundkörpers in ihrer Materialstärke unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die Grundkörperabschnitte des Werkzeuggrundkörpers in ihrem Flächenträgheitsmoment. Alternativ oder zusätzlich unterscheiden sich die Grundkörperabschnitte des Werkzeuggrundkörpers in ihrer Materialelastizität.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oszillationswerkszeugs weist der Werkzeuggrundkörper einen Trägerabschnitt auf, an welchem eine oder mehrere Trägerplatten befestigt sind, wobei auf jeder Trägerplatte eine Aufnahmefläche zur Aufnahme des Bearbeitungsmittels angeordnet ist. Vorzugsweise sind zwei Trägerplatten an dem Trägerabschnitt des Werkzeuggrundkörpers befestigt. Dabei sind die beiden Trägerplatten insbesondere jeweils an gegenüberliegenden und im Wesentlichen parallelen Flächen des Werkzeuggrundkörpers befestigt, beispielsweise ist eine erste Trägerplatte auf einer oberen Seite und eine zweite Trägerplatte auf einer unteren Seite des Werkezuggrundkörpers befestigt. Die Trägerplatten weisen vorzugsweise eine rechteckige Grundform und eine konstante Materialstärke auf. Die Trägerplatten können ferner aus Kunststoff, Holz oder Metall ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Oszillationswerkzeug wird ferner dadurch vorteilhaft weitegebildet, dass die Trägerplatten elastisch verformbar ausgebildet sind. Somit lässt sich erreichen, dass bei einer elastischen Verformung des Werkzeuggrundkörpers auch die an dem Werkzeuggrundkörper befestigten Trägerplatten elastisch verformt werden. Somit wird die Verformung des Werkzeuggrundkörpers an die Trägerplatten weitergegeben. Vorzugsweise weisen die Trägerplatten eine geringere Biegesteifigkeit als der Werkzeuggrundkörper auf. Somit kann die Biegesteifigkeit des Oszillationswerkzeugs durch die Biegesteifigkeit des Werkzeuggrundkörpers gesteuert bzw. festgelegt werden. Außerdem wird hierdurch eine unnötige Belastung der Verbindung zwischen dem Werkzeuggrundkörper und den Trägerplatten vermieden. Die Trägerplatten können beispielsweise stoffschlüssig, z.B. durch Schweißen oder Verkleben, oder kraftschlüssig, z.B. durch Verklemmen, an dem Werkzeuggrundkörper befestigt sein.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Oszillationswerkszeugs sind der Befestigungsabschnitt und der Trägerabschnitt des Werkzeuggrundkörpers in zueinander beabstandeten und im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet. Der Werkzeuggrundkörper weist folglich einen Höhenversatz zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Trägerabschnitt auf. Ist der Werkzeuggrundkörper des Oszillationswerkzeugs zwei- oder mehrteilig ausgebildet, ist der Höhenversatz vorzugsweise an dem Grundkörperteil des Werkzeuggrundkörpers ausgebildet, welcher auch den Befestigungsabschnitt umfasst. Der Höhenversatz kann beispielsweise mittels eines Umformverfahrens, wie beispielsweise mittels eines Biegeverfahrens in den Werkzeuggrundkörper eingebracht werden.
Ferner ist ein Oszillationswerkzeug bevorzugt, dessen Befestigungsabschnitt einen Schlitz aufweist, durch den die Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine in den Befestigungsabschnitt schiebbar ist. Somit kann das Oszillationswerkzeug nach Art einer Steckaufnahme auf die Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine geschoben werden. Ein aufwendiges Entfernen von Befestigungs- und Arretierelementen der Werkzeugspindel wird somit vermieden.
Vorzugsweise erstreckt sich der Schlitz von einem Randbereich des Befestigungsabschnitts in Richtung der Rotationsachse des Oszillationswerkzeugs. Durch den sich vom Randbereich des Befestigungsabschnittes in Richtung der Rotationsachse des Oszillationswerkzeugs erstreckenden Schlitz ist eine Steckaufnahme ausgebildet, die das Ausrüsten bzw. Wechseln des Oszillationswerkszeuges an der Werkzeugmaschine auf vorteilhafte Weise vereinfacht. Speziell beim Wechseln von Oszillationswerkzeugen kann die Betriebsbereitschaft der Werkzeugmaschine bereits nach kurzer Zeit wieder hergestellt werden, wodurch die Bearbeitung eines Werkstücks mit hoher Wirtschaftlichkeit vorgenommen werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs weist die Aufnahmefläche ein reversibel lösbares Verschlussmittel zur reversibel lösbaren Befestigung des Bearbeitungsmittels auf. Das Verschlussmittel kann dabei abhängig von dem verwendeten Bearbeitungsmittel gewählt werden. Als Bearbeitungsmittel kommt beispielsweise Schleifpapier oder Polierpapier in Frage. Das erfindungsgemäße Oszillationswerkzeug wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass das reversibel lösbare Verschlussmittel als Klettband ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Mittelachse des Griffabschnitts in einem Winkel in einem Bereich von 70° bis 110°, vorzugsweise in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zu der Rotationsachse der Werkzeugspindel verläuft.
Dadurch, dass die Mittelachse des Griffabschnitts in einem Winkel in einem Bereich von 70° bis 110° zu der Rotationsachse der Werkzeugspindel verläuft, kann ein sich entlang seiner Werkzeuglängsachse erstreckendes Oszillationswerkzeug derart an der Werkzeugmaschine befestigt werden, dass die Mittelachse des Griffabschnitts und die Werkzeuglängsachse des Oszillationswerkszeug in einem Winkel von –20° bis +20° zueinander verlaufen. Somit kann ein Bearbeitungssystem bestehend aus einer Werkezugmaschine und einem Oszillationswerkzeug bereitgestellt werden, welches äußert gradlinig ausgebildet ist und somit zur Bearbeitung von schwer zugänglichen Werkstücken eingesetzt werden kann. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung von Werkstücken vorteilhaft, deren Lage oder Position nicht ohne Weiteres geändert werden kann, wie beispielsweise Fensterrahmen oder verbaute Holzvertäfelungen oder in Nuten..
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine ist die Aufnahmeeinheit dazu eingerichtet, ein Oszillationswerkezug zum Bearbeiten des Werkstücks in mehreren verschiedenen Drehwinkelstellungen aufzunehmen. Im Sinne der Erfindung sind hierbei Drehwinkelstellungen zu verstehen, welche nicht lediglich durch die Oszillationsbewegung der Werkzeugspindel eingestellt werden können. Vielmehr soll verstanden werden, dass ein Oszillationswerkzeug in verschiedenen Mittelstellungen, welche betragsmäßig übereinstimmende Oszillationsbewegungen des Oszillationswerkzeugs in zwei Richtungen zulassen, an der Aufnahmeeinheit der Werkzeugmaschine befestigbar ist. Mit einer solchen Werkzeugmaschine wird die Abhängigkeit der Ausrichtung des Oszillationswerkezug von der Ausrichtung Werkzeugmaschine aufgelöst, sodass abhängig von der Lage oder Position des zu bearbeitenden Werkstücks eine geeignete Winkelbeziehung zwischen der Mittelachse des Griffabschnitts der Werkezugmaschine und der Ausrichtung des Oszillationswerkzeugs ausgewählt werden kann, welche es dem Maschinenbediener erlaubt das Werkstück mit einer angenehmen Hand- und Armhaltung zu bearbeiten. Dies führt insgesamt zu besseren Arbeitsergebnissen, da die gewünschte Hand- bzw. Armhaltung ein präziseres Führen der Werkzeugmaschine erlaubt. Ferner wird durch eine derartige Werkzeugmaschine der Ermüdung des Maschinenbedieners während der Werkstückbearbeitung entgegengewirkt, da dieser die Werkzeugmaschine in einer für seinen Bewegungsapparat geeigneten Weise führen kann.
Die Erfindung betrifft ferner ein Bearbeitungssystem zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einer Werkzeugmaschine nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und einem sich entlang einer Werkzeuglängsachse erstreckendem Oszillationswerkzeug, welches an der Aufnahmeeinheit der Werkzeugspindel befestigt ist. Das Bearbeitungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass die Mittelachse des Griffabschnitts und die Werkzeuglängsachse des Oszillationswerkzeugs in einer gemeinsamen Ebene oder in parallelen Ebenen angeordnet sind und zusätzlich die Werkzeuglängsachse des Oszillationswerkzeugs parallel oder in einem Winkel in einem Bereich von 35° bis 55°, vorzugsweise in einem Winkel von 45° zu der Mittelachse des Griffabschnitts verläuft. Alternativ verläuft die Werkzeuglängsachse des Oszillationswerkzeugs in einem Winkel in einem Bereich von 80° bis 100°, vorzugsweise in einem Winkel von 90° zu der Mittelachse des Griffabschnitts. Somit ragt das Oszillationswerkzeug seitlich von der Werkzeugmaschine hervor, wodurch insbesondere die Bearbeitung, z.B. das Abschleifen, schwer zugänglicher Nuten oder Einbuchtungen vereinfacht wird. Ferner erlaubt ein solches Bearbeitungssystem in einer Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen eine angenehme Hand- und Armhaltung des Maschinenbedieners, wodurch die Arbeitsergebnisse verbessert und die Ermüdung des Maschinenbedieners verzögert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems ist das Oszillationswerkzeug gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet. Hinsichtlich der Vorteile eines solchen Bearbeitungssystems wird auf die Vorteile des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs verwiesen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung und deren Merkmale anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems in einer Seitenansicht;
2a ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems in einer Seitenansicht;
2b ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems in einer Seitenansicht;
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs in einer perspektivischen Darstellung;
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs in einer perspektivischen Darstellung;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs in einer seitlichen Schnittdarstellung;
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs in einer Draufsicht;
7 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs in einer Draufsicht;
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs mit einem Bearbeitungsmittel in einer perspektivischen Darstellung;
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs mit einem Bearbeitungsmittel in einer perspektivischen Darstellung; und
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs mit einem Bearbeitungsmittel in einer perspektivischen Darstellung;
Gemäß 1 weist das Bearbeitungssystem 200 zum Bearbeiten eines Werkstücks eine Werkzeugmaschine 100 und ein sich entlang einer Werkzeuglängsachse 22 erstreckendes Oszillationswerkzeug 1 auf. Das Oszillationswerkzeug 1 ist an einer Aufnahmeeinheit 104 einer oszillierend antreibbaren Werkzeugspindel 102 der Werkzeugmaschine 100 befestigt.
Die Werkzeugmaschine 100 weist einen länglichen und im Wesentlichen runden Griffabschnitt 106 zum Führen der Werkzeugmaschine 100 auf. Der Griffabschnitt 106 erstreckt sich entlang einer Mittelachse 108. Die Mittelachse 108 des Griffabschnitts 106 verläuft in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zu der Rotationsachse 110 der Werkzeugspindel 102. Die Rotationsachse 110 der Werkzeugspindel 102 und die Rotationsachse 20 des Oszillationswerkszeugs 1 verlaufen koaxial.
Die Aufnahmeeinheit 104 der Werkzeugspindel 102 ist dazu eingerichtet, ein Oszillationswerkzeug 1 in mehreren verschiedenen Drehwinkelstellungen aufzunehmen. Dargestellt ist jedoch eine Konfiguration, in welcher das Oszillationswerkzeug derart aufgenommen ist, dass die Werkzeuglängsachse 22 des Oszillationswerkzeugs 1 in der Mittelstellung parallel zu der Mittelachse 108 des Griffabschnitts 106 verläuft.
Gemäß 2a verläuft die Mittelachse 108 des Griffabschnitts 106 ebenfalls in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zu der Rotationsachse 110 der Werkzeugspindel 102. Die Mittelachse 108 des Griffabschnitts 106 und die Werkzeuglängsachse 22 des Oszillationswerkzeugs 1 sind ferner in parallelen Ebenen angeordnet. Zusätzlich verläuft die Werkzeuglängsachse 22 des Oszillationswerkzeugs 1 in der Mittelstellung in einem Winkel α von 45° zu der Mittelachse 108 des Griffabschnitts 106.
Bei der in 2b dargestellten Ausführungsform verläuft die Werkzeuglängsachse 22 des Oszillationswerkzeugs 1 in der Mittelstellung in einem Winkel α von 90° zu der Mittelachse 108 des Griffabschnitts 106.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Oszillationswerkzeug 1 mit einem zweiteiligen Werkzeuggrundkörper 2. Der Werkzeuggrundkörper weist ein erstes Grundkörperteil 10a und ein stoffschlüssig mit dem ersten Grundkörperteil 10a verbundenes zweites Grundkörperteil 10b auf. Das erste Grundkörperteil 10a des Werkzeuggrundkörpers 2 umfasst einen Befestigungsabschnitt 4 zur Befestigung des Oszillationswerkzeugs 1 an einer oszillierend antreibbaren Werkzeugspindel 102 einer Werkzeugmaschine 100. Das zweite Grundkörperteil 14b des Werkzeuggrundkörpers 2 weist einen Trägerabschnitt (verdeckt) auf, an welchem zwei Trägerplatten 14a, 14b befestigt sind.
Der Befestigungsabschnitt 4 und der Trägerabschnitt des Werkzeuggrundkörpers 2 sind in zueinander beabstandeten und im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind. Der Werkzeugrundkörper 2 weist folglich einen Höhenversatz auf, welcher durch einen Stufenabschnitt des ersten Grundkörperteils 10a des Werkzeuggrundkörpers 2 umgesetzt wird. Ferner weist das erste Grundkörperteil 10a des Werkezuggrundkörpers 2 eine geringere Biegesteifigkeit als das zweite Grundkörperteil 10b des Werkzeuggrundkörpers 2 auf. Die geringere Biegesteifigkeit wird dadurch erreicht, dass das erste Grundkörperteil 10a eine geringere Materialstärke als das zweite Grundkörperteil 10b aufweist, wobei das erste Grundkörperteil 10a und das zweite Grundkörperteil 10b aus dem gleichen Material hergestellt sind und eine identische Materialelastizität aufweisen. Die Biegesteifigkeit des ersten Grundkörperteils 10a des Werkzeuggrundkörpers 2 erlaubt eine elastische Verformung des Werkzeuggrundkörpers 2.
Die Trägerplatten 14a, 14b sind an gegenüberliegenden Trägerflächen (verdeckt) des Trägerabschnitts an dem Werkzeuggrundkörper 2 befestigt. Die Trägerplatten 14a, 14b weisen übereinstimmend eine konstante Stärke sowie eine rechteckige Grundform auf. An jeder Trägerplatte 14a, 14b ist auf ihrer dem Werkzeuggrundkörper abgewandten Seite eine Aufnahmefläche 6 zur Aufnahme eines Bearbeitungsmittels, wie beispielsweise eins Schleifpapiers, zur Bearbeitung eines Werkstücks angeordnet. Die Aufnahmeflächen 6 der beiden Trägerplatten 14a, 14b weisen ein reversibel lösbares Verschlussmittel zur reversibel lösbaren Befestigung des Bearbeitungsmittels auf, wobei das reversibel lösbare Verschlussmittel als Klettband ausgebildet ist. Ferner sind die Trägerplatten 14a, 14b elastisch verformbar ausgebildet. Sie weisen ferner eine geringere Biegesteifigkeit als das erste Grundkörperteil 10a und das zweite Grundkörperteil 10b des Werkzeuggrundkörpers 2 auf.
4 zeigt ein erfindungsgemäßes Oszillationswerkzeug 1 mit einem einteiligen Werkzeuggrundkörper 2. Der Werkzeuggrundkörper 2 ist aufgrund seiner geringen Materialstärke vollständig elastisch verformbar ausgebildet. Die gebogene Werkzeuglängsachse 22‘ zeigt deutlich eine im Sinne der Erfindung zu verstehende elastische Verformung, welche zu einer von einem Maschinenbediener wahrnehmbaren ausgeprägten Formveränderung des Werkzeuggrundkörpers geführt hat. Das von der Werkzeugmaschine abgewandte Ende des Werkzeuggrundkörpers ist um ein Mehrfaches der Materialstärke des Werkzeuggrundkörpers angehoben. Im Übrigen weist das Oszillationswerkzeug aus 4 die Merkmale des in 3 dargestellten Oszillationswerkzeugs auf.
Gemäß der in 5 dargestellten seitlichen Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Oszillationswerkzeugs 1 ist der Werkzeuggrundkörper 2 aus einem ersten Grundkörperteil 10a und einem zweiten Grundkörperteil 10b zusammengesetzt, wobei das erste Grundkörperteil 10a und das zweite Grundkörperteil 10b in einem Überschneidungsbereich stoffschlüssig miteinander verbunden, nämlich miteinander verschweißt sind. Die Rotationsachse 20 des Oszillationswerkzeugs 1 ist im Bereich des Befestigungsabschnitts 4 angeordnet, wobei der Befestigungsabschnitt durch seinen Randbereich 18 nach außen begrenzt wird. Das erste Grundkörperteil 10a weist einen vor dem Überschneidungsbereich mit dem zweiten Grundkörperteil 10b angeordneten Stufenabschnitt auf, durch welchen ein Höhenversatz ausgebildet wird. Außerdem ist die Materialstärke des ersten Grundkörperteils 10a des Werkzeuggrundkörpers 2 geringer ausgebildet als die Materialstärke des zweiten Grundkörperteils 10b des Werkzeuggrundkörpers 2. Der zweite Grundkörperabschnitt 10b des Werkzeuggrundkörpers 2 weist einen Trägerabschnitt 12 auf, an welchem zwei gegenüberliegende Trägerplatten 14a, 14b befestigt sind. Die Trägerplatten 14a, 14b weisen jeweils zueinander parallel angeordnete Aufnahmeflächen 6 auf. Die Aufnahmeflächen 6 weisen jeweils als Klettband ausgebildete reversibel lösbare Verschlussmittel auf. Das Klettband dient zur Befestigung von einem oder mehreren Bearbeitungsmitteln zur Bearbeitung eines Werkstücks, wie beispielsweise einem Schleif- oder Polierpapier.
6 und 7 zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Oszillationswerkzeug 1 in der Draufsicht. Die beiden Trägerplatten 14a, 14b (14b verdeckt) des Oszillationswerkzeugs 1 aus 6 überragen an ihrer dem Befestigungsabschnitt 4 des Werkzeuggrundkörpers 2 zugewandten Seite seitlich den sich an den Trägerabschnitt 12 anschließenden Bereich des Werkzeuggrundkörpers. Im Unterschied hierzu schließen die Trägerplatten 14a, 14b (14b verdeckt) des Oszillationswerkzeugs 1 aus 7 seitlich bündig mit dem sich an den Trägerabschnitt 12 anschließenden Bereich des Werkzeuggrundkörpers ab.
8 bis 10 zeigen identische Oszillationswerkzeuge 1 mit verschiedenen bahnenförmig ausgebildeten Bearbeitungsmitteln. Bei den dargestellten Bearbeitungsmitteln handelt es sich um Schleifpapierbahnen.
Gemäß 8 ist an den Aufnahmeflächen 6 der beiden Trägerplatten 14a, 14b jeweils ein als Schleifpapierbahn ausgebildetes Bearbeitungsmittel 8 angeordnet (aus Illustrationsgründen leicht abgehoben dargestellt). Die Grundfläche der beiden Schleifpapierbahnen entspricht im Wesentlichen der Form der Aufnahmefläche 6 der beiden Trägerplatten 14a, 14b. Die Aufnahmeflächen 6 und die Unterseiten der jeweiligen Schleifpapierbahnen weisen miteinander kompatible Klettverschlussbahnen auf, wodurch ein reversibles Lösen der Schleifpapierbahnen von den Aufnahmeflächen 6 der Trägerplatten 14a, 14b gewährleistet ist.
Gemäß 9 erstreckt sich ein als Schleifpapierbahn ausgebildetes Bearbeitungsmittel 8 von der Aufnahmefläche 6 der oberen Trägerplatte 14a über die dem Befestigungsabschnitt 4 des Werkzeuggrundkörpers 2 abgewandte Stirnseite des Oszillationswerkzeugs 1 bis hin zur Aufnahmefläche 6 der unteren Trägerplatte 14b. Die Schleifpapierbahn weist im Bereich der Stirnseite des Oszillationswerkzeugs 1 einen 180 Grad Umschlag auf (aus Illustrationsgründen leicht geöffnet dargestellt). Die Schleifpapierbahn weist eine Breite auf, welche mit der Breite der Trägerplatten 14a, 14b und der Aufnahmeflächen 6 übereinstimmt. Ferner weist die Schleifpapierbahn eine Länge auf, welche der Summe aus dem Doppelten der Trägerplattenlänge bzw. der Aufnahmeflächenlänge und der Werkzeughöhe im Bereich der Stirnseite des Oszillationswerkzeugs 1 entspricht. Die Befestigung der Schleifpapierbahn an den Aufnahmeflächen 6 erfolgt mittels miteinander kompatiblen Klettverschlussbahnen an der Unterseite der Schleifpapierbahn und den Aufnahmeflächen 6.
Gemäß 10 erstreckt sich ein als Schleifpapierbahn ausgebildetes Bearbeitungsmittel 8 von der Aufnahmefläche 6 der oberen Trägerplatte 14a über eine Seitenfläche des Oszillationswerkzeugs 1 bis hin zur Aufnahmefläche 6 der unteren Trägerplatte 14b. Die Schleifpapierbahn weist im Bereich der Seitenfläche des Oszillationswerkzeugs 1 einen 180 Grad Umschlag auf (aus Illustrationsgründen leicht geöffnet dargestellt). Die Schleifpapierbahn weist eine Länge auf, welche mit der Länge der Trägerplatten 14a, 14b und der Aufnahmeflächen 6 übereinstimmt. Ferner weist die Schleifpapierbahn eine Breite auf, welche der Summe aus dem Doppelten der Trägerplattenbreite bzw. der Aufnahmeflächenbreite und der Werkzeughöhe im Bereich der Seitenfläche des Oszillationswerkzeugs 1 entspricht. Die Befestigung der Schleifpapierbahn an den Aufnahmeflächen 6 erfolgt mittels miteinander kompatiblen Klettverschlussbahnen an der Unterseite der Schleifpapierbahn und den Aufnahmeflächen 6.
Bezugszeichenliste

1: Oszillationswerkzeug
2: Werkzeuggrundkörper
4: Befestigungsabschnitt
6: Aufnahmefläche
8: Bearbeitungsmittel
10a, 10b: Grundkörperteile des Werkzeuggrundkörpers
12: Trägerabschnitt
14a, 14b: Trägerplatten
16: Schlitz
18: Randbereich des Befestigungsabschnitts
20: Rotationsachse des Oszillationswerkzeug
22, 22‘: Werkzeugmittelachse
100: Werkzeugmaschine
102: Werkzeugspindel der Werkzeugmaschine
104: Aufnahmeeinheit der Werkzeugspindel
106: Griffabschnitt der Werkzeugmaschine
108: Mittelachse des Griffabschnitts
110: Rotationsachse der Werkzeugspindel
200: Bearbeitungssystem
α: Winkel zwischen der Werkzeuglängsachse des Oszillationswerkzeugs und der Mittelachse des Griffabschnitts

Claims

Oszillationswerkzeug (1) zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einem Werkzeuggrundkörper (2), welcher einen Befestigungsabschnitt (4) zur Befestigung des Oszillationswerkzeugs (1) an eine oszillierend antreibbare Werkzeugspindel (102) einer Werkzeugmaschine (100) aufweist, und mindestens einer Aufnahmefläche (6) zur Aufnahme eines Bearbeitungsmittels (8), insbesondere eines Schleifmittels, zur Bearbeitung des Werkstücks dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeuggrundkörper (2) vollständig oder abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet ist.
Oszillationswerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeuggrundkörper (2) mehrere, insbesondere zwei miteinander verbundene Grundkörperteile (10a, 10b) aufweist, wobei sich mindestens zwei Grundkörperteile (10a, 10b) in ihrer Biegesteifigkeit unterscheiden.
Oszillationswerkzeug (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Grundkörperteile (10a, 10b) sich in ihrer Materialstärke, ihrem Flächenträgheitsmoment und/oder ihrer Materialelastizität unterscheiden.
Oszillationswerkzeug (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Grundkörperteil (10a) des Werkzeuggrundkörpers (2) den Befestigungsabschnitt (4) umfasst und vorzugsweise stoffschlüssig mit einem zweiten Grundkörperteil (10b) des Werkzeuggrundkörpers (2) verbunden ist, wobei das erste Grundkörperteil (10a) eine geringere Biegesteifigkeit als das zweite Grundkörperteil (10b) aufweist.
Oszillationswerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeuggrundkörper (2) einteilig ausgebildet ist und mehrere Grundkörperabschnitte aufweist, wobei mindestens zwei Grundkörperabschnitte sich in ihrer Biegesteifigkeit unterscheiden.
Oszillationswerkzeug (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Grundkörperabschnitte sich in ihrer Materialstärke, ihrem Flächenträgheitsmoment und/oder ihrer Materialelastizität unterscheiden.
Oszillationswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeuggrundkörper (2) einen Trägerabschnitt (12) aufweist, an welchem eine oder mehrere, vorzugsweise zwei Trägerplatten (14a, 14b) befestigt sind, wobei auf jeder Trägerplatte (14a, 14b) eine Aufnahmefläche (6) zur Aufnahme des Bearbeitungsmittels (8) angeordnet ist.
Oszillationswerkzeug (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das die Trägerplatten (14a, 14b) elastisch verformbar ausgebildet sind, wobei die Trägerplatten (14a, 14b) vorzugsweise eine geringere Biegesteifigkeit als der Werkzeuggrundkörper (2) aufweisen.
Oszillationswerkzeug (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (4) und der Trägerabschnitt (12) des Werkzeuggrundkörpers (2) in zueinander beabstandeten und im Wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind.
Oszillationswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (4) einen Schlitz (16) aufweist, durch den die Werkzeugspindel (102) der Werkzeugmaschine (100) in den Befestigungsabschnitt (4) schiebbar ist, wobei der Schlitz (16) sich vorzugsweise von einem Randbereich (18) des Befestigungsabschnitts (4) in Richtung der Rotationsachse (20) des Oszillationswerkzeugs (1) erstreckt.
Oszillationswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmefläche (6) ein reversibel lösbares Verschlussmittel zur reversibel lösbaren Befestigung des Bearbeitungsmittels (8) aufweist, wobei das reversibel lösbare Verschlussmittel vorzugsweise als Klettband ausgebildet ist.
Werkzeugmaschine (100) zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einer oszillierend antreibbaren Werkzeugspindel (102) mit einer Aufnahmeeinheit (104), welche dazu eingerichtet ist, ein Oszillationswerkzeug (1) aufzunehmen; und einem länglichen und vorzugsweise im Wesentlichen runden oder ovalen Griffabschnitt (106) zum Führen der Werkzeugmaschine (100), wobei sich der Griffabschnitt (106) entlang einer Mittelachse (108) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (108) des Griffabschnitts (106) in einem Winkel in einem Bereich von 70° bis 110°, vorzugsweise in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zu der Rotationsachse (110) der Werkzeugspindel (102) verläuft.
Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (104) dazu eingerichtet ist, ein Oszillationswerkzeug (1) zum Bearbeiten des Werkstücks in mehreren verschiedenen Drehwinkelstellungen aufzunehmen.
Bearbeitungssystem (200) zum Bearbeiten eines Werkstücks, mit einer Werkzeugmaschine (100) nach Anspruch 12 oder 13; und einem sich entlang einer Werkzeuglängsachse (22) erstreckendem Oszillationswerkzeug (1), welches an der Aufnahmeeinheit (104) der Werkzeugspindel (102) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachse (108) des Griffabschnitts (106) und die Werkzeuglängsachse (22) des Oszillationswerkzeugs (1) in einer gemeinsamen Ebene oder in parallelen Ebenen angeordnet sind und zusätzlich die Werkzeuglängsachse (22) des Oszillationswerkzeugs (1) parallel oder in einem Winkel (α) in einem Bereich von 35° bis 55°, vorzugsweise in einem Winkel (α) von 45° zu der Mittelachse (108) des Griffabschnitts (106) verläuft.
Bearbeitungssystem nach Anspruch 14 oder dem Oberbegriff des Anspruchs 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Oszillationswerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.