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Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug insbesondere
zur Bearbeitung von mineralischen Oberflächen wie Stein- oder Kunststeinböden, Beton-
oder Asphaltflächen,
auch zum Entfernen von Spachtelmassen, Klebstoffresten oder Epoxy,
mit einer rotierend antreibbaren Trägerplatte und mindestens einem
an dieser angeordneten Werkzeugtragelement, das mit Bearbeitungswerkzeugen
bestückt ist.
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Zum Glitten von mineralischen Flächen, beispielsweise
von Be- ton- oder Asphaltestrichen oder zum Schleifen von Kunst-
oder Naturateinböden
werden Schleif- und Poliermaschinen eingesetzt, die mit einem oder
mehreren tellerförmigen,
von einem kräftigen
Antriebsmotor rotierend angetriebenen Schleifwerkzeug(en) mit zugehöriger Trägerplatte
versehen sind. Die an der Trägerplatte
mit Werkzeugtragelementen befestigten Bearbeitungswerkzeuge tragen bei
der Rotation des Schleifwerkzeugs bzw, dessen Trägerplatte die oberste Schicht
der zu behandelnden Fläche
ab und ebnen diese in der gewünschten Weise
ein bzw. sorgen für
eine glatte, unter Umständen
sogar polierte Oberfläche.
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Die bei den bekannten Schleifwerkzeugen dieser
Art bislang zum Einsatz kommenden Bearbeitungswerkzeuge bestehen
aus Diamant oder Sinterwerkstoffen, die das zu bearbeitende Stein-,
Asphalt-, Beton-, Epoxy- oder Kunsteteinmaterial zerreiben, was beim
Schleifvorgang eine verhältnismäßig große Staubentwicklung
zur Folge hat. Aus diesem Grund müssen die eingesetzten Schleifmaschinen
regelmäßig mit
verhältnismäßig aufwendigen Absauganlagen
sowie auch mit Wasseraufbereitungsanlagen für den Naßschliff ausgerüstet sein,
die es erlauben den anfallenden Staub unmittelbar bei seinem Anfall
zu binden und abzuführen.
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Als besonders nachteilig hat sich
bei den bekannten, zum Einsatz kommenden Bearbeitungswerkzeugen
deren bei manchen der zu bearbeitenden Flächenmaterialien die verhältnismäßig geringe Standzeit
erwiesen, nach der die Werkzeuge bereits ausgetauscht werden müssen. Je
nach Art der zu schleifenden Fläche
sind auch die erreichbaren Schnittleistungen verhältnismäßig gering.
Insbesondere bei großen,
zu bearbeitenden Flächen
werden die gesamten Bearbeitungszeiten mit den bekannten, zum Einsatz
kommenden Werkzeugen sehr lang und damit für Bauherren entsprechend teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein
Schleifwerkzeug der eingangs genannten Art zur Verfügung zu
stellen, mit dem bei der Bearbeitung von insbesondere mineralischen
Flächen
wie beispielsweise Steinfußböden oder
Betonestrichen, aber auch bei demgegenüber vergleichsweise "weichen" Oberflächen wie
Gußasphalt,
Asphalt oder kunstharzgebundenen Terrazzoböden, Spachtelmasse, Klebstoffresten,
Epoxy usw. neben einer hohen Genauigkeit auch eine höhere Schnittleistung
und bessere Standzeit der Werkzeuge erreicht wird. Darüber hinaus
soll mit der Erfindung möglichst
auch die bei der Bearbeitung auftretende Staubentwicklung verringert
werden.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung
dadurch gelöst,
daß die
Bearbeitungswerkzeuge aus PKD-Elementen (Polykristalliner-Diamant) bestehen, die
in am Werkzeugtragelement ausgebildeten Aufnahmetaschen aufgenommen
und befestigt sind.
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Diese Ausgestaltung hat den Vorteil,
daß die aus
polykristallinem Diamant bestehenden Elemente bzw. die diese bildenden,
mit polykristallinem Diamant beschichteten Hartmetallplatten eine
gegenüber
den bekannten Bearbeitungswerkzeugen erheblich verbesserte Standzeit
aufweisen, die um einen Faktor 10 höher liegen kann als die von
reinen Diamantwerkzeugen oder gesinterten Schleifwerkzeugen. Es
wird angenommen, daß diese
längere
Standzeit auf die Kombination einer extrem harten, im wesentlichen
von dem polykristallinen Diamant gebildeten Ober- fläche der
erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden
Werkzeuge und deren demgegenüber vergleichsweise
zähen Kern
aus Hartmetall bzw. der Matrix aus Kobalt oder anderem Sintermetall
zurückzuführen ist,
worin die PKD-Teile eingebettet sind. Diese besonders vorteilhafte
Paarung bewirkt offenbar auch, daß das zu bearbeitende Material
während des
Schleifvorgangs nicht oder jedenfalls nicht nennenswert zerrieben
wird, sondern es tatsächlich
zu einer Zerspanung kommt, die im allgemeinen mit nur geringer Staubentwicklung
einhergeht.
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Die PKD-Elemente sind vorzugsweise
unter einem Winkel von 10-55° relativ
zur Umfangsrichtung der Trägerplatte
angeordnet, wobei hier die Winkelstellung an die Art des zu bearbeitenden
Werkstoffes angepaßt
werden kann, um die Zerspanungsleistung und ggf. auch die Spanform
zu optimieren. Das Werkzeugtragelement kann in seiner Winkelstellung relativ
zur Trägerplatte
einstellbar an dieser angeordnet sein; gleichsam ist es auch möglich, die
am Werkzeugtragelement angeordneten, die PKD-Bearbeitungawerkzeugelemente aufnehmenden
Aufnahmetaschen in ihrer Lage relativ zum Tragelement einstellbar
auszugestalten.
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In vorteilhafter Weiterbildung der
Erfindung ist es auch möglich,
die PKD-Elemente unter einem Spanwinkel von 40 bis 85° zur Trägerplatte
anzuordnen, um den Zerspanungsvorgang weiter, zu begünstigen.
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Die PKD-Elemente können eine
kreis-, halbkreis- oder mehreckförmige
Grundform haben. Insbesondere sind hier trapezförmige, quadratische, rechteckige,
dreieckige oder sonstwie polygonale Formen denkbar, die unterschiedliche
Zerspanungaverhalten haben können
und somit auch gezielt für dem
zu bearbeitenden Bo- den o.dgl. ausgewählt werden können, um
die gewünschte
Oberflächengüte zu erhalten.
Wenn angestrebt wird, in ein und demselben Arbeitsgang eine besonders
saubere Oberfläche
der bearbeiteten Fläche
zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zusätzlich zu
den PKD-Elementen am Werkzeugtragelement Diamantschleifelemente
anzuordnen.
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Die PKD-Elemente sind in ihren Aufnahmetaschen
vorzugsweise mittels einer Hartlotverbindung befestigt, womit ein
sehr sicherer Sitz gewährleistet
und wirksam verhindert wird, daß die PKD-Platten
sich in ihren Aufnahmetaschen lösen und
aus diesen herausfallen können.
Es ist aber auch denkbar, die PKD-Elemente mit Schraubverbindungen in
ihren Aufnahmetaschen zu arretieren
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Es ist möglich, mehrere PKD-Elemente
verschiedener geometrischer Grundform am selben Werkzeugtragelement
anzuordnen, so daß unterschiedliche
Zerspanungsverhalten beim selben Schleifdurchgang an der Oberfläche der
bearbeiteten Fläche
zur Anwendung kommen. Ebenso ist es auch möglich, PKD-Elemente verschiedener
geometrischer Grundform an verschiedenen, an der Trägerplatte
vorgesehenen Werkzeugtragelementen anzuordnen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der
Zeichnung, worin bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung an Beispielen näher
erläutert sind.
Es zeigt:
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1 ein
Schleifwerkzeug nach der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht
von schräg unten;
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2 ein
Werkzeugtragelement des Schleifwerkzeuges nach 1, ebenfalls in perspektivischer Darstellung;
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3 den
Gegenstand der 2 in
einer Unteransicht; und
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4 eine
zweite Ausführungsform
des Werkzeugtragelements in einer 3 entsprechenden
Darstellung.
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Das in der Zeichnung dargestellt,
in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Schleifwerkzeug
ist Bestandteil einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Bodenschleifmaschine,
die zum Abschleifen von Estrichen, Steinfußböden, Asphaltflächen oder dergleichen
bzw. zum Entfernen von Klebstoffresten, Spachtelmasse oder Epoxy
von solchen Flächen
eingesetzt werden kann.
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Das Schleifwerkzeug 10 besteht
im wesentlichen aus einer Trägerplatte 11,
die mit einer zentrischen Ausnehmung 12 versehen ist, mit
der sie fest an der (nicht dargestellten) Antriebswelle der Schleifmaschine
angeschlossen ist: An der Unterseite 13 der Trägerplatte 11 ist
diese mit drei oder mehreren gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Werkzeugtragelementen 14 versehen,
die mittels Befestigungsschrauben fest, aber lösbar an der Trägerplatte 11 angeschlossen
sind. Diese Segmente können
auch direkt (löten,
schrauben, kleben oder ansintern) auf die Trägerplatte aufgebracht werden.
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Die Werkzeugtragelemente 14 wiederum weisen
an ihrer Unterseite 15 je ein Diamantschleifelement 16 in
Form eines angeeinterten, etwa quaderförmigen Blockes sowie eine Aufnahme leiste 17 mit mehreren
Aufnahmetaschen 18 auf, in denen Bearbeitungswerkzeuge 19 formschlüssig aufgenommen und
durch eine Hartlotverbindung fest mit der sie umgebenden Aufnahmeleiste
verbunden sind. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Bearbeitungswerkzeuge 19 (PKD)
mit ihren aus eigentlichen Schneidkanten 20 aus den Aufnahmetaschen
herausragen.
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Die Bearbeitungswerkzeuge 19 bestehen
bei einer bevorzugten Ausführungsform
aus Hartmetallelementen 21, die an ihrer Oberfläche zumindest
im Bereich der Schneidkanten mit einer Schicht 22 aus polykristallinem
Diamant (PKD) versehen sind, die an die Hartmetalloberfläche in geeigneter
Weise angesintert ist. Alternativ können in einer anderen bevorzugten
Ausführungsform
die Bearbeitungswerkzeuge auch durchgängig aus polykristallinem Diamant bestehen,
d.h. aus PKD-Splittern oder anderen geometrischen PKD-Teilen, die
in eine geeignete Matrix aus Kobalt oder einem anderen Sintermetall
eingebunden sind, wie dies an sich bekannt ist. Die Hartmetall-
bzw. PKD-Elemente 21 können verschiedene geometrische
Formen aufweisen, beispielsweise wie in 2 erkennbar rund, trapezförmig und/oder
dreieckig ausgestaltet sein. Als vorteilhaft hat sich hier auch
eine sechseckige Form erwiesen, die aus den geometrischen Grundformen
eines Rechtecks bzw. Quadrats und eines Trapezes zusammengesetzt
ist und die auch als sargförmig
bezeichnet werden kann.
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Die Aufnahmeleiste ist bei an der
Trägerplatte
montierten Werkzeugtragelement bei dem in 2 und 3 illustrierten
Ausführungsbeispiel
so angeordnet, daß sie
sich in unmittelbarer Nähe
des äußeren Randes
der Trägerplatte 11 befindet.
Die in ihr angeordneten Aufnahmetaschen oder -nuten 18 sind
unter einem Winkel γ zur
Umfangs- oder Tangentialrichtung t der
Trägerplatte 11 angeordnet,
der bei dem ersten Ausführungsbeispiel
ca. 15° beträgt. Daneben sind
die Aufnahmetaschen auch schräg
zur Trägerplatte
geneigt angeordnet unter einem Winkel α, der zwischen 40 und 85° betragen
kann und der bei dem gezeigten Beispiel eine Größe von etwa 80° hat.
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Bei der zweiten, in 4 gezeigten Ausführungsform hat die Aufnahmeleiste 17 eine
nahezu radiale Ausrichtung, d.h. sie weist etwa in Richtung des Mittelpunktes
der Trägerplatte 11.
Die Aufnahmetaschen 18 schließen bei dieser Ausführungsform
mit der Tangentialrichtung t der
Trägerplatte
einen Winkel γ ein,
der erheblich größer ist
als bei der ersten Ausführungsform
und der ca. 80° beträgt.
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Die erfindungsgemäß als Bearbeitungswerkzeuge
zum Einsatz kommenden Hartmetallelemente mit PKD-Beschichtung bzw.
die PKD-Vollelemente haben
gegenüber
den bislang für
derartige Schleifmaschinen eingesetzten Werkzeugen eine deutlich höhere Schnittleistung
und einer erheblich längere Standzeit,
die je nach Art des zu bearbeitenden Bodens leicht um einen Faktor
10 über
den Lebenserwartungen bekannter, zu diesem Zweck bisher eingesetzter
Werkzeuge liegen kann. Man nimmt an, daß die längere Standzeit und die bessere
Schnittleistung darauf zurückzuführen ist,
daß die
in ihrem Kern bzw. ihrer Matrix vergleichsweise zähen Bearbeitungswerkzeuge
nach der Erfindung den zu bearbeitenden Beton, Asphalt, Natur- oder
Kunststein bzw. darauf befindliche Klebstoffreste oder Epoxy mit ihren
extrem harten PKD-Bestandteilen nicht wie die bisher eingesetzten
Werkzeuge zerreiben, sondern spanend abtragen, was auch den angenehmen
Effekt hat, daß die
Staubentwicklung beim Arbeiten mit den erfindungsgemäßen Werkzeugen
erheblich geringer ist als mit den bislang eingesetzten Schleifwerkzeugen.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und
dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern
es sind verschiedene Änderungen
und Ergänzungen
denkbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Bearbeitungswerkzeuge
können
beispielsweise auch andere geometrische Formen haben, beispielsweise quadratisch,
rechteckig oder elliptisch sein. Werkzeuge gleicher geometrische
Grundform können,
ggf. auch in verschiedenen Größenabstufungen,
an ein- und derselben Werkzeugtragplatte angeordnet sein, und zwar
falls gewünscht
auch in mehr als lediglich einer Aufnahmeleiste. Auf das Diamantschleifelement,
das beim Schleifprozeß für eine besonders
saubere Oberfläche
der bearbeiteten Fläche
sorgt, kann bei geringeren Anforderungen an die zu erzielende Oberflächengüte auch
verzichtet werden.