DE2913086A1

DE2913086A1 - Schleif- oder polierwerkzeug und herstellungsverfahren dafuer

Info

Publication number: DE2913086A1
Application number: DE19792913086
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1978-10-18
Filing date: 1979-04-02
Publication date: 1980-05-08
Also published as: FR2439066B1; DE2913086C2; FR2439066A1

Description

- O. j NACHGEREICHT

Inoue-Japax Research Incorporated Yokohamashi, Kanagawaken, Japan

Schleif- oder Polier^

-wericzeug und Herstellungsverfahren dafür

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes umlaufendes

erkzeug zum Schleifen, Läppen, Polieren und Glanzschleifen.

\ Schleif

Herkömmliche umlaufende J-werkzeuge verwenden typischerweise einen Schleifstein aus Keramik, Diamant, Gummi oder einem andex*en geeignet ausgebildeten Schleifmittel, der an einem umlaufenden Schaft befestigt ist, und das Vorderende und andere Abschnitte des Schleifsteins werden zum Schleifen, Läppen, Polieren oder Glanzschleifen von Oberflächen während des Umlaufens des Schleifsteins mit dem Schaft und Andrückens des Schleifsteins gegen die Oberflächen verwendet. Solche Werkzeuge v/erden normalerweise zum Oberflächenbearbeiten von spanabhebend bearbeiteten Oberflächen oder Erzeugnissen und auch auf dem Gebiet der Zahntechnik benutzt. Bei anderen bereits entwickelten

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QlNACHGEREICHT I • i_ ... J

,JJchleif Werkzeugen zur Oberflächenbearbeitung ist das -r&tespssiglied eine Bürste aus einer Vielzahl dicht gepackter Borsten oder Drähte, die an einer umlaufenden Nabe oder Welle so befestigt sind, daß ihre einzelnen flexiblen Vorderenden nacheinander oder kontinuierlich an einer zu bearbeitenden Oberfläche anliegen und sie überstreichen, während die die Bürste halternde Nabe oder Welle umläuft. Diese herkömmlichen Aerkzeuge sind in bezug auf Abtragsleistung nicht zufriedenstellend und haben einen geringen Wirkungsgrad. Ferner sind sie für verschiedene zu bearbeitende Oberflächen oder für verschiedene einer Oberflächenbearbeitung zu unterziehende Größen und Konfigurationen nicht in einfacher Weise anwendbar.

•Schleif- oder Polier) Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines~werkzeugs mit erhöhter Abtragsleistung oder verbessertem Wirkungsgrad der Oberflächenbearbeitung, das gleichzeitig den verschiedensten Anforderungen beim Schleifen, Läppen, Polieren und Glanzschleifen gerecht wird und für diese Vorgänge in einfacher Weise einsetzbar ist.

Schleif- oder

Das werkzeug nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch einen umlaufenden Schaft und mehrere daran bleibend derart befestigte Langglieder, daß sie in axialer Richtung davon vorspringen und so verlaufen, daß sie miteinander einen nach vorn konvergierenden Rotationskörper bilden, der um die Achse des Schafts drehbar ist, wobei die Erzeugende des Rotationskörpers als A%spmi»voder Poliervorrichtung dient.

Insbesondere sind die Langglieder, im Schnitt gesehen, in einer Reihe auf einem Kreis koaxial mit dem umlaufenden Schaft angeordnet, wobei die Anzahl Langglieder auf dem Kreis nicht mehr als 20 beträgt. Der Durchmesser der Langglieder liegt im wesentlichen im Bereich von 0,1-2 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 1· mm, während der Durchmesser des Kreises bevorzugt im Bereich von 2-8 mm liegt. Die Länge Ji in mra jedes Langglieds ist so bemes-

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ι

NACHeERElCHT

sen, daß sie die Beziehung <£/D = wenigstens 0,5 oder 1 erfüllt, wobei D der Durchmesser des Kreises oder des Kopfs des Schafts ist.

In bevorzugter Ausbildung der Erfindung wird die Ersougende des Rotationskörpers, der kollektiv von den Langgliedern oder den wesentlichen äußeren seitlichen Flächen der einzelnen Langglieder, deren Enden am Schaft gehaltert sind, gebildet isb, dazu genutzt, tangential gegen die au bearbeitende Oberfläche eines Werkstücks zu wirken. Die einzelnen in dieser Weise befestigten Langglieder sind sowohl steif als auch elastisch, und infolge- . dessen können sie sich während ihrer Umlaufbewegung mit dein mit der Betriebsdrehzahl umlaufenden Schaft zu ihren freien Enden oder Spitzen hin aufweiten, so dai3 ihre Erzeugende, die anfangs oder im ortsfesten Zustand konisch oder kegelstumpfförmig ist, zu schnell umlaufenden zylindrischen Flächen wird. Dadurch wird von den aufeinanderfolgenden Ilochgeschwindigkeits- oder momentanen tangentialen Kollisionen, die nacheinander zwischen den umlaufenden langen Oberflächen und der Werkstück-Oberfläche erfolgen, eine ununterbrochene "Schlag"- oder "Schleuder"-Wirkung erzeugt. Wenn die Umlaufbewegung des Schafts unterbrochen wird, nimmt der Arbeitsteil wieder die ursprüngliche Form eines nach vorn konvergierenden Rotationskörpers an.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Schleif-oderPolier>

Pig. la Perspektivansichten des jwerkzeugs nach und Ib der Erfindung in Ruhestellung bzw. umlaufend; Fig. 2 eine Draufsicht auf ein herkömmliches "besen"-

w
artiges rkzeug, das eine Bürste, Drähte

oder Borsten benutzt;

trag
]?ig, 3 einen adaptiven Abs^eüvorgang mit dem Werkzeug nach der Erfindung;

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- XJ. '·

MAOHQEREICHT

- 41- "

Pig. 4 hferkzeuge mich der Erfindung mit verschiedenen Ausbildungen des Arbeitsteils;

Fig. 5a weitere Ausführungsforinen den /irbcibsteils und 5b des Werkzeugs;

Fig. 6a besondere Ausbildungen der Ausführungsformon bis 6e nach Pig. 5;

Fig. 7 eine Ansicht einer Vorrichtung zum Sichern des Arbeitsteils an einem Schaft des Werkzeugs;

Pig, 8 eine Querschnittsansicht VIII-VlIT. des Werkzeugs nach Pig. 7;

Pig. 9 eine Querschnittsansicht eines Teils des Werkzeugs nach den Fig. 7 und 8;

Pig. 10 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des Werkzeugs;

Fig. 11 eine andere Ausbildung der Ausführungsform nach Fig. 10;

Fig. 12 eine Seitenansicht des Werkzeugs entsprechend den vorher gezeigten Ausführungsformen mit einer anderen Befestigungsvorrichtung zum Sichern des Arbeitsteils an der Werkzeugwelle;

Fig. 13a verschiedene Langglieder mit abgerundeten Vorderbis 13c enden;

Fig. 14 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des Werkzeugs;

Fig. 15A, Querschnittsansichten des Arbeitsteils und des

15B, 15C Halters nach Fig. 14 und bei anderen Ausführungsformen;

Pig. 16A ein Langglied mit abspanenden Elementen nach

und 16B Fig. 14, und zwar einmal ortsfest und einmal umlaufend;

Fig. 17 eine Schnittansicht, die eine Einrichtung zum Herstellen des v?erkzeugs zeigt;

Fig. 17A einen Querschnitt 17A-17A durch das in der Einrichtung nach Pig. 17 zusammengesetzte Werkzeug;

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Fig. 18 eine Schnittansicht eines e rkζ e ug s, das in der Einrichtung nach Pig. 17 hergestellt wurde;

Fig. 19 verschiedene mögliche Ausbildungen der beim Zusammenbau des Werkzeugs nach Fig. 17 benutzten Welle;

Fig. 20 eine weibere Möglichkeit zur Bildung eines erkzeugs nach der Erfindung;

Fig. 21 eine schaubildliche Üohnittansicht eines solchen Aferkzeugs;

Fig. 22 im Querschnitt verschiedene mögliche Formen der Langglieder für das Werkzeug nach Fig. 21;

Fig. 23 der Fig. 14 ähnliche Ausführungsformen, wobei auf den Vorderabschnitt jedes Langglieds eine dünne ununterbrochene abspanende Schicht aufgebracht ist; und

Fig. 24 eine Schnittansicht, die das Zusammensetzen von Welle, Langgliedern und Gehäuse zeigt.

Schleif- oder Polie£> Nach den Fig. la und Ib umfaßt ein sjwerkzeug 1 einen Schaft 2, der in einen zylindrischen Kopf 3 und eine Welle 4, die koaxial daran befestigt oder damit einstückig ausgeführt ist, unterteilt ist, sowie einen Arbeitskörper 5, der aus einer Mehrzahl von Langgliedern 6 besteht, die ortsunveränderlich an dem Kopf 3 bevorzugt lösbar befestigt sind mittels einer noch zu erläuternden Vorrichtung. Die Welle 4 ist mit einer Antriebswelle eines Motors 7 (vgl. Fig. 3) verbunden, so daß der Arbeit skörper 5 des Werkzeugs gedreht wird.

Die Langglieder 6 sind in den zylindrischen Kopf 3 in einer auf einem Kreis 6a auf der Stirnfläche des Kopfs 3 liegenden Reihe so eingesetzt, daß sie von dem Kopf 3 derart einzeln vorstehen, daß sie miteinander einen axial konvergierenden Rotationskörper bilden, der mit der Achse 2a des Schafts 2 koaxial ist. Lang-

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NACHQEREICHT

glieder 6 sind in ihrer Beziehung Muni Kopf 3 und dom gedachten Kreis 6a im Querschnitt des Werkzeugs 1 nach Fig. 15 gezeigt, wobei verschiedene Anzahlen Langglieder 6 verwendeb sind.

Jeden Langglied 6 kann ein Sbab, ein Draht odor eine Borate eines Materials sein, das aus der folgende Werkstoffe umfassenden Gruppe ausgewählt ist: Klavierdralltstahl, Flußstahl,gehärtete itähle, Schnellstähle, fcorrooionsfroie Stähle, Messing, Wolframcarbid, Titancarbid, i'antalcarbid, Titan-Hi ckel-Legierungen, Kupfer-Beryllium-Legierungen, iiisen, Aluminium, Nickel, Wolfram, Molybdän, Kupfer, , Kupfer-Zinn-Legierungen, Borcarbid, Eisen-Ohrom-Legierungen, Kunststoffe., Graphit und Glas oder irgendein Metall oder eine Legierung, die mit einer harten Substanz wie Wolframcarbid, Borcarbid, Siliciumcarbid, Diamant und Bornitrid in körniger oder nichtkörniger Form beschichtet ist. Somit wird ein echtes Abspanwerkzeug geschaffen, das eine beträchtliche Materialabspanung odez* -abtragung ermöglicht und Langglieder 6 aufweist, deren jedes wenigstens ■teilweise über seine Länge mit einer harten Substanz, z. B. Diamantstaub, etwa durch galvanische Metallabscheidung beschichtet ist. Solche Werkzeuge können eine Werkstück-Oberfläche gleichzeitig spanend bearbeiten und glanzschleifen. Ferner kann jedes Langglied 6 ein gesinterter harter Stoff sein, z. B. Diamant oder hexaedrisches Bornitrid in einer Metallpulver-Grundmasse. Auch sind nichtmetallische Langglieder z, B, aus Kunststoff, Glas oder Graphit mit darin eingebetteten Schleifstaubteilchen verwendbar.

Jedes Langglied 6 ist entweder abgerundet oder winkelförmig ausgebildet, und der Durchmesser beträgt typischerweise 0,1-2 mm, bevorzugt liegt er im Bereich von 0,5-1 mm. Solche Langglieder können mit dem Kopf 3 so zusammengebündelt oder ■ zusammengesetzt sein, daß zwischen drei und insgesamt zwanzig Stück auf dem Kreis 6a angeordnet sind, der einen Durchmesser im Bereich von 2-8 mm hat.

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ι je - ^- w t 3 Q 8 6

Wenn die Welle 4 umläuft, drehen sich die Langglieder 6 um die Achse 2a_# Nach Pig. Ib werden die Langglieder 6 dabei nach radial außen in Richtung zu ihren freien Enden bewegt, so daß ihre Erzeugende, die ursprünglich ein nach vorn spitz zulaufender Kegel oder Kegelstumpf ist, sich nach vorn erweitert und im wesentlichen die Form eines Zylinders oder eines leicht einwärts gekrümmten oder geraden Kegels, der nach vorn oder nach hinten spitz zuläuft, annimmt. Durch tangentiales Andrücken der umlaufenden Langglieder 6 an eine Werkstück-Oberfläche 8 (vgl. Ii'ig, j>) wird !letztere in orwiinschter Weise geschliffen, geläppt, poliert oder glanzgeschliffen, Me Umlaufgeschwindig-

^j. TT/mi n/

keit liegt im Bereich zwischen 500 und 50 000 "ü/^ocler im Bereich zwischen 500 und 2000 -trVoeiS Betlieb mit relativ niedri-

-J- U/inirU

ger Last und zwischen 5000 und 50 000 -H-y^Dexüi Betrieb mit relativ hoher Last. Der letztgenannte Betrieb erfolgt mit Langgliedern 6, die im Schnitt winkelförmig sind, wenn eine starke Materialabspanung vom Werkstück 8 erfolgen soll, wobei die Tangentialgeschwindigkeit der umlaufenden Langglieder 6 im Bereich von 1-15 m/s liegt.

Im Betrieb werden die umlaufenden Langglieder nacheinander in abspanenden Kontakt mit der Oberfläche 8 gebracht. Bei jedem Umlaufzyklus wird jedes Langglied 6 nach seinem Kontakt mit der Oberfläche 8 nach außen bewegt und speichert dadurch eine beträchtliche kinetische i;!nex*gie, die bei erneuter Berührimg mit der Oberfläche 8 freigegeben wird, wenn das Langglied 6 tangential auf die Oberfläche 8 geschleudert wird bzw, diese trifft. Diese "Aufschlag"- oder "Schleuder"-Wirkung, die nacheinander durch die umlaufenden Langglieder 6 erzeugt wird, bewirkt eine wesentlich bessere Materialabspanung, die weit über diejenige mit einem herkömmlichen "besen"-artigen Abspanwerkzeug hinausgeht, das (vgl. Pig. 2, Pos. 10) eine Bürste aus dichtgepackten Drähten oder Borsten 101 aufweist, die an einem Schaft befestigt sind, wobei die Bürstenendflächen als Abspanfläche benutzt werden.

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Pig, 3 zeigt eine Antriebsschaltung für ein Werkzeug. Dabei wird der Zustand des Abspankontakts zwischen den umlaufenden Langgliedern 6 und dem Werkstück 8 erfaßt und der Motor 7 entsprechend geregelt. Eine Stromversorgung 9 zum Treiben des Motors 7 weist ein Stellglied 11 auf, dessen Eingänge parallel zu einem Meßwiderstand 12 liegen, der mit einer Spannungsversorgung 13 und dem Werkstück 8 und ferner über eine Bürste mit dem Schaft 2, der mit einer Drehzahl in dem bereits genannten Bereich umläuft reihengeschaltet ist. Die RelatiwerSchiebung zwischen Werkzeug 1 und Werkstück 8 kann entweder manuell oder automatisch erfolgen. Im letzteren Pail wird vorteilhafterweise eine numerische Steuerung von bekanntem Aufbau vorgesehen, die die Relatiwerschiebung auf einer programmierten Vorschubbahn durchführt.

Während des Betriebs bewirkt eine Änderung des Kontaktdrucks des Arbeitsteils 5 des Werkzeugs gegen die Oberfläche 8 Abspanunregelmäßigkeiten, so daß unregelmäßig bearbeitete Oberflächen erhalten v/erden. Diese Änderung wird bei der gezeigten Anordnung durch Steuern des elektrischen Widerstands zwischen den Kontaktflächen 6 und 8, der als Spannungsabfall am Widerstand gemessen wird, erfaßt. Mit zunehmendem Kontaktwiderstand bei abnehmendem Kontaktdruck wird der von der Spannungsversorgung 13 durch den Widerstand 12 fließende Strom vermindert, und der Spannungsabfall am Widerstand wird verringert. Umgekehrt bewirkt der erhöhte Kontaktdruck einen verminderten liiderstandswert, der als erhöhter Spannungsabfall am Widerstand 12 gemessen wird. Das Stellglied 11 spricht auf eine Änderung des Spannungsabfalls im Meßwiderstand 12 an und verstellt die Drehzahl des Motors 7. Eine erhöhte Drehzahl hat eine verstärkte Vorwärt s-Auswärts-Ausweitung der umlaufenden Langglieder 6 zur Polge, was wiederum in einem verstärkten Kontaktdruck der Langglieder 6 an der Oberfläche 8 und umgekehrt resultiert. Auf diese

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Weise wird eine Gleichmäßigkeit des Abspandruck.s zwischen dem Ax-beitsteil 5 und der Oberfläche 8, die zum Erzielen eines gleichmäßigen "Schlag"-Effekts ex'forderlieh ir.t, sichergestellt, so daß die Materialabspanung stetig fortschreitet, eine gleichmäßige Oberflächenbearbeitung über den gesainten Bearbeitungsbereich erhalten wird und erhöhte Bearbeitungsgenauigkeit mit erhöhtem Wirkungsgrad in jedem Arbeitsgang erzielt werden.

Es ist au beachten, daß anstelle der Abtriebsdrehzahl auch die Drehkraft des Motors 7 einstellbar ist, um den Kontaktdruck gleichbleibend zu halten, so daß letzterer mit zunehmender bzw. abnehmender Drehkraft zu- bzw. abnimmt. Gleichermaßen kann die Drehkraft des Motors 7 erfaßt v/erden, um die Änderung des Kontaktdrucks einzustellen. Ferner kann auch irgendeine andere Druckerfassungseinheit, z. B. ein piezoelektrisches Element, an einer geeigneten Stelle am Werkzeug angeordnet sein, um eine Änderung des Kontaktdrucks zu erfassen und Drehzahl oder Drehkraft des Motors 7 so zu verstellen, daß der Kontaktdruck gleichbleibend gehalten wird.

trag Es ist zwar ein zufriedenstellender AbScanvorgang durch die AbepaLwirkung der Langglieder 6 allein an der Werkstück-Oberfläche 8 zu erzielen; jedoch können zum Erzielen besserer Bearbeitungsergebnisse auch eine oder mehrere zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. Z. B, können auf die Oberflächen der einzelnen Langglieder 6 harte Schleifmittelteilchen aufgebracht sein oder auch in Suspension mit einer Bearbeitungsflüssigkeit verwendet werden, die dem Bereich zwischen dem Arbeitskörper 5 und dem Werkstück 8 zuführbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein elektrochemischer Bearbeitungsstrom zwischen dem Arbeitskörper 5 und dem Werkstück 8 in Anwesenheit eines Elektrolyten angelegt werden, so daß die Abspanung durch die Kombination elektrochemischer Zersetzung und mechanischer Abspanung erfolgt.

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NACHGEREICHT

Das folgende Beispiel dient der Erläuterung der Erfindung. Üblicherweise sind 35 Schleifsteine, bestehend aus 80 VoI,-% Siliciumcarbid, Rest Gummi, erforderlich, um ein Gußistück der Uiekel-Mangan-Eisen-Gruppe so au bearbeiten, daß seine Oberflächenrauhheit von 25 um R,,._n,_ auf 0,2 um. R , zu verbessert wird, was ca. 3 h dauert. Bei einem Ausführungsbeispiel der lOrfindung benötigt ein Arbeitskürper mit fünf Langglieüex'n aus Klavierdraht mit einer Länge von 30 mm und einem Durchmesser von 0,8 nun, die gleichbeabsbandet auf einem Kreis mit einem Durchmesser von 5 mm am Ende eines Schafts angeordnet

-»j-U/min> sind, bei einer Drehzahl des Schafts von 13 000 -ü/^nur 12 min, um die gleiche Oberflächenbearbeitung durchzuführen, Ferner kann ein einziger Arbeitskörper fünf gleiche Werkstücke zu Fertigerzeugnissen bearbeiten. In diesem Fall können Diamantschleifteilchen dem Bereich der Abspan-Zwischenflächen ztigeführt werden. Bei einem weiteren Vergleich benötigt ein herkömmliches "besenartiges" Polierwerkzeug, bestehend aus dichtgepackten Drähten (mehr als 100 zusammengefügten Litzen) entsprechend Fig. 2 zur Durchführung eines einzigen identischen Bearbeitungsvorgangs 1,5 h,

Fig. 4 zeigt verschiedene Formen des Arbeitskopfs 5, bestehend aus mehreren Langgliedern, die mehr oder weniger "bleistift"- oder "schreibfeder"-förmig sind und einen nach vorn konvergierenden Rotationskörper bilden. Insbesondere kann der Arbeitskopf 5 kegelstumpf förmig (Fig. 4-a), spitzkegelig (Fig. 4b)," einwärtsgewöIbt konisch (Fig. 4c, 4d) und kombiniert konuszylinderförmig (Fig. 4e, 4f) sein.

Bei diesen Ausführungsformen ist der Kreis (6a in Fig. 1), von dem die Langglieder 6 einzeln vorstehen, im wesentlichen deckungsgleich mit dem Durchmesser des Kopfs 3 des Schafts. Infolgedessen ist die Länge *C des Arbeitskopfs 5 des Werk- · zeugs, bezogen auf den Durchmesser D, durch die Beziehung ==0,5 1 bestimmt.

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Von den gezeigten verschieden geformten Arbeitsköpfen 5 wird ein geeigneter in Abhängigkeit von der vorgegebenen Konfiguration und Größe einer zu bearbeitenden Oberfläche ausgewählt. Wenn die Oberfläche eine Vertiefung aufweist, hat der spitze Arbeitskopf leicht Zugang zu dieser. Beim Umlaufen des Schafts 2 werden die Langglieder 6 in Richtung zu ihren jeweiligen freien Enden gezwungen und aufgeweitet, so daß sie in Wirkkontakt mit der Wandung der Vertiefung gelangen.

Die Fig. 5a und 5b zeigen Abwandlungen des "schreibfeder"-ähnlichen Arbeitskopfs des Werkzeugs, wobei die Langglieder 26, die zusammen die "Schreibfeder" bilden, miteinander an der Schreibfederspitze 261 verbunden sind und jede solche Verbindung V-förmig ist (vgl, die Pig. 6a-e).

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6a-c werden einzelne oder einheitliche Glieder in der Mitte umgebogen und im Schnitt in jede der gezeigten Formen gebracht, wonach sie gebündelt werden. Bei den übrigen Ausführungsformen werden mehrere eine Biegung aufweisende Glieder 26 an ihren Spitzen durch Schweißen, Hartlöten, Löten usw. miteinander verbunden (vgl. Fig. 6d) oder nur einfach federnd zusammengebracht (vgl. Fig. 6e). Diese Baugruppen mit einem spitz zulaufenden oder konvergierenden Vorderende können ebenso leicht in eine Vertiefung eintreten und sind besonders für die Zahnbehandlung geeignet, wo sie die erforderliche Sicherheit bieten.

Es ist zu beachten, daß bei Verwendung eines Werkzeugs für die Zahnbehandlung die den Arbeitskörper bildenden Langglieder bevorzugt aus korrosionsfreiem Stahl oder Messing bestehen, die Sterilisierflüssigkeitsfest sind.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 7, 8 und 9 sind mehrere Langglieder 6 entweder unlösbar oder lösbar an einem Schaft 2 des Werkzeugs befestigbar. Dabei weist der Kopf 3 des Schafts

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eine mit der Welle 4 koaxiale Vertiefung 3l auf, die "bevorzugt zu ihrem Oberende Mn konisch verläuft. In der "Vertiefung 31 ist ein Einsatz 32 angeordnet, der eine Mittenöffnung 32a aufweist, die einen Bolzen 33 aufnimmt, der sich in den Körper des Einsatzes 32 koaxial damit erstreckt. Der Einsatz 32 ist mit axial verlaufenden Nuten 32"b ausgebildet, die gleichbeabstandet um seinen Umfang ausgebildet sind und deren Anzahl der Anzahl zu befestigender Langglieder 6 entspricht.

Wenn die Langglieder 6 in Nuten 32b des Einsatzes 32 gegen die Wandung der konischen Vertiefung 31 gehalten sind, wird der Bolzen 33 angezogen, so daß die Langglieder 6 an dem Arbeitskopf 3 in ihrer Stellung festgelegt werden.

Die Pig. 10 und 11 zeigen eine andere Ausbildung des Arbeitskörpers 5 des Werkzeugs, bei dem mehrere Langglieder 61 einzeln (vgl. Pig. 10) oder als Ganzes (vgl. Fig. 11) mit einem Natur- oder Kunstharz beschichtet sind. Nach dieser Vorbehandlung werden die Langglieder 62 an ihren Vorderenden abgerundet, und eine Anordnung entsprechend den 3?ig. 5 und 6 ist aus Sicherheitsgründen für die Anwendung bei der Zahnbehandlung besonders vorteilhaft, da im Mund die Verletzungsgefahr durch ein spitzes Werkzeug groß ist.

Die Anordnung des Arbeitskörpers 5, bei dem die Vorderenden der Langglieder 61 abgerundet sind, ist auch mit den Ausführungsformen nach Fig. 13 möglich. Dabei wird jedes Vorderende von einzelnen Langgliedern 61, die den Arbeitskörper 5 bilden, durch Bearbeitung (Pig. 13a), Aufbringen eines runden Elements aus Metall, Gummi, Kunststoff, Glas oder Keramik (Pig. 13b) oder Umformen (Pig. 13c) abgerundet.

Eine Halterung für den Arbeitskörper 5 nach Pig. 12 verwendet ein Innenteil 35, das in die Vertiefung 31 im Kopf 3 des Schafts 2 einschiebbar ist und mit der Welle 4 entweder ein-

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I NACHQEREIGHT

stückig ausgeführt oder unverrückbar daran befestigt· ist. Nach dem Einsetzen von Langgliedern 6 zwischen die Wandung der Vertiefung 31 und das Innenteil 35 wird ein Bindemittel oder Lot 36 aufgebracht, das die Zwischenräume in der Vertiefung 31 ausfüllt und nach dem Aushärten die Langglieder 6, das Innenteil 35 und den Arbeitskopf 3 fest miteinander verbindet, so daß der auf dem Schafts 2 befestigte Arbeitskörper 5 gedreht werden kann. Wenn die Langglieder 6 ausgetauscht v/erden sollen, ist diese Befestigung leicht lösbar.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform de3 erkzeugs, wobei jedes Langglied 61 oder wenigstens ein Teil der Langglieder 6], die dabei-z. B. aus korrosionsfreiem Stahldraht, Kunststoffdraht oder Glasdraht bestehen, der g.l eichzeitig steif und doch elastisch ist, auf seiner Oberfläche mehrere harte oder abspanende Stückchen 64 trägt, die voneinander beabstandet sind und bevorzugt aus Keramik bestehen. Die Stückchen 64 sind ferner ebenfalls länglich und erstrecken sich in gleicher axialer Richtung wie die elastischen, sie tragenden Langglieder 61. Ein Werkzeug mit einem so aufgebauten Arbeitskörper 5 ist als Dentalwerkzeug besonders vorteilhaft verwendbar. Wie bei bereits erläuterten Ausführungsformen unifaßt der Arbeitskörper 5 Langglieder 61, die gleichbeabstandet auf einem Kreis 6a am Halter 3 befestigt sind (vgl. die Fig. 15A-O), und zwar einzeln gering nach innen geneigt (vgl. Fig. 16A), so daß, wenn die Welle 4

ί XJ/nnn) mit einer Betriebsdrehzahl von 1000-20 000-^fJ⁵VuSlauft, sie· sich federnd nach außen zu ihren Vorderenden 66 hin aufweiten (vgl. Fig. 16b) und sich somit im wesentlichen parallel zu der Achse der Welle 4 und des Halters 3 ausrichten.

Fig. 17 zeigt eine Einrichtung zum automatischen oder halbautomatischen Zusammensetzen eines lrkzeugs 1 aus einer Welle 4 und mehreren Langgliedern 6, wobei diese Einrichtung, einen Teil der Erfindung bildet. Die Einrichtung verwendet eine Aufspannvorrichtung 15, die an einer Halterung (nicht gezeigt)

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"befestigt ist und ein beidendig offener Zylinder ist, dessen Innendurchmesser das Ende 4a der Welle 4 und eine bestimmte Anzahl Langglieder 6 mit ihren Enden engpassend zwischen dem V/ellenende 4a und der Innenwand der Aufspanneinheit 15a aufnimmt. Bei der gezeigten Einrichtung wird das Wellenende 4a Ton linies und die Langglieder werden von rechts in die Aufspanneinheit 15a eingesetzt. Ein Metallring 16 ist mit der Welle 4 koaxial angeordnet und liegt mit seinem rechten Ende in Deckung mit dem linken Ende der zylindrischen Aufspannvorrichtung 15; der Metallring 16 bildet dann des Kopf des Werkzeugs, und sein Innendurchmesser ist im wesentlichen gleich oder gering größer als der Innendurchmesser der zylindrischen Aufspannvorrichtung 15, so dai3 er die einzelnen Endabschnitte der Langglieder 6, die aus dem Zylinder 15 austreten, in einem Raum zwischen seiner Innenwandung 16a .und der Welle 4 aufnimmt.

Rechts von der Einrichtung ist eine Langglieder-Zufuhreinheit gezeigt, die aus mehreren Vorratstrommeln 17A, 17B und 17C zum einzelnen Zuführen von. Langgliedern 6A, 6B und 6C durch die Aufspannvorrichtung 15 in den Metallring 16 und jeweils in eine Lage zwischen der Innenwandung 16a des Metallrings und der Welle 4 besteht. Die Langglieder bestehen aus irgendeinem der bereits genannten Werkstoffe, z. B. korrosionsfreiem Stahl, Klavierdraht, Flußstahl oder Hartlegierungen. In der Zufuhrbahn der Langglieder 6A, 6B und 60 zwischen der Zufuhreinheit 17 und der Aufspai^vorrichtung 15 ist eine Schneideinheit 18 angeordnet, die in einem vorbestimmten Längsabschnitt der Zufuhrbahn der Langglieder 6A, 6B und 60 von der Zufuhreinheit 17 betätigbar ist und sie automatisch so abschneidet, daß ein Satz Langglieder 6 gleichmäßig mit vorbestimmter Länge aus dem Metallring 16 vorsteht.

Bei dieser Einrichtung ist der Metallring 16 in Wirkverbindung mit einer magnetischen Impulsformungseinheit 19 angeordnet, die einen ringförmigen Peldverstärker 19A aufweist, der den Metall-

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ring 16 koaxial umgibt und dessen Außenseite mit einer elektromagnetischen Wicklung 19B umwickelt ist. Die Wicklung 19B wird über einen Betriebsschalter 190 von einer Stromversorgung 19D erregt, die einen Kondensatorenblock aufweist und beim Schließen des Betriebsschalters 190 einen stoßartigen elektrischen Strom durch die Wicklung 19B schickt, der ein Magnetfeld mit hoher Flußdichte ausbildet. Das hochdichte Magnetfeld induziert einen Strom in dem im Magnetfeld liegenden Metallring 16, und durch die Wechselwirkung «wischen dem hochdichten Magnetfeld und dem induzierten Strom im Metallring 16 wird ein auf den Metallring 16 wirkender Stromstoß erzeugt, durch den der Metallring geformt wird und augenblicklich schrumpft, so daß der Metallring 16, die Endabschnitte der Langglieder 6 und die Welle 4 miteinander fest verbunden werden. Eine fertige Baugruppe ist in Fig, 18 gezeigt. Es ist zu beachten, daß die Welle 4 irgendeine der Formen nach den Fig. 19A-C haben kann. Diese Einrichtung ermöglicht die Massenfertigung mit holier Genauigkeit und Reproduzierbarkeit des Abspanwerkzeugs 1.

Bei einem anderen Verfahren zum Herstellen des erkzeugs 1 v/erden ein langes Rohr 36, eine Welle 34 und eine Spannhülse

33 benutzt (vgl. die Fig. 20 und 21). Dabei ist das lange Rohr 36 rait mehreren gleichbeabstandeten und axial verlaufenden Einschnitten 361 ausgebildet, die von einem Rohrende her über eine vorbestimmte beträchtliche Länge des Rohrs verlaufen. Aufgrund dieser gezahnten Ausbildung sind mehrere ringförmig angeordnete, gleichbeabstandete und längsverlaufende Langglieder 362 gebildet, die parallel zueinander gleichlang vom anderen Endabschnitt vorspringen und in Verbindung mit diesem als Halterung dienenden Endabschnitt wirksam als abspanende Arbeitsglieder dienen, die die gleiche Funktion wie die bereits erläuterten Langglieder haben. Nach der Ausbildung der Zähne 361, 362 kann der so gezahnte Teil des Rohrs 36 mechanisch verformt werden, so daß er nach vorn konvergiert, und dann wird die Welle

34 in das bearbeitete Rohr 36 vom unbearbeiteten Ende her eingesetzt, und die Spannhülse 33 wird auf den ungezahnten Ab-

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NACHQEREICHT

schnitt des Rohrs 36 aufgesetzt und umschließt diesen eng; dabei ist die Welle 34 im Rohr 36 festgelegt (vgl. Fig. 21). Vorteilhafterweise erfolgt das .Festlegen zwischen der Welle 34 und dem Rohr 36 sowie auch zwischen dem Rohr 36 und der Spannhülse 33 mit Hilfe eines Klebstoffs, z. B. eines Phenoloder Epoxid-Klebers, oder alternativ durch Sehweißen, Hartlöten oder Loben.

Der Aufbau des vorstehend erläuterten Arbeitskörpers 5 hat gegenüber der Anwendung einzelner zusammengesetzter Langglie-der den Vorteil, daß eine leichte Fertigung und ein Arbeiten mit hohen Drehzahlen und erhöhter Genauigkeit möglich sind. Der Werkstoff für das Rohr 36 ist vorteilhafterweise korrosionsfreier Stahl, Flußstahl, Hartstahl, Kupfer, Messing oder eine Hartlegierung. Nach Fig. 22 v/eist das Rohr 36 Schlitze mit unterschiedlichen Querschnitten auf, so daß Langglieder mit erwünschten Schnitten gebildet sind (vgl. die Fig. 22A, 22B und 220).

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 23 ist auf den vorderen Endabschnitt jedes Langglieds 6 eine dünne Schleifmittelschicht aufgebracht, wobei die Langglieder 6 ursprünglich einzeln vorgesehen und dann zusammengesetzt sind (vgl. Fig. 23A) oder es sich um Langglieder 36 handelt, die durch die Zahnbildung erhalten wurden (vgl. Fig. 23B). Die Zähne 361, 362 werden dabei in der erläuterten Weise geformt. Die Schleifmittelschicht kann Schleif partikel aus Diamant, Al₂O₇, BN, Zr_?0„, SiO₂, SiO, V/C, TiC, TaC usw. enthalten, die durch galvanische Metallabscheidung, Sintern, Schweißen oder Klebstoff miteinander verbunden sind.

Das jbrkz eug nach Fig. 24 umfaßt ein Rohr 46 mit durch Zahnungen 461, 462 gebildeten Langgliedern an einem Ende und" einer in das Rohr 46 am anderen Ende eingeführten Welle 44» wo-

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bei jeder vordere Endabschnitt der Langglieder eine Schleifmitte !beschichtung 464 der genannten Zusammensetzung aufweist. In diesem Fall ist der Halterungoabschnitt des Rohrs 46 in einem rohrförmigen Gehäuse 48 eingeschlossen, und die dazwischen befindlichen Zwischenräume sind mit einem Klebstoff ausgefüllt, durch den das Gehäuse 48, das Rohr 46 und die Welle 44 miteinander verbunden sind.

Schleif- bzw. Polier)

Es wird also ein verbessertes umlaufendes -iwerkzeug geschaffen, mit dem eine erhöhte Abtragsleistung oder ein erhöhter Bearbeitungs-Wirkungsgrad erzielbar sind und das vielseitig anwendbar ist.

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Claims

Patentanwälte

TZ-LAMPRFiCHT-P Z Kit ^ 9 130S

München 22 - Stsir.s-c.Ltr. 10

581-29.474P-T-rs -t .», ?'*?,<■ ^]H

\ NAOHgERElCHT

Ansprüche

1.)schleif- oder Polierwerkzeug,

gekennzeichnet durch einen umlaufenden Schaft (2) und mehrere daran bleibend derart befestigte Langglieder (6; 26; 61; 362), daß sie in axialer Richtung davon vorspringen und so verlaufen, daß sie miteinander einen nach vorn konvergierenden Rotationskörper bilden, der um die Achse des Schafts (2) drehbar ist, wobei die Erzeugende des Rotationskörpers als Schleif- oder Poliervorrichtung dient.

2. Werkzeug nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Langglieder (6; 26; 61; 362) aus einem Werkstoff bestehen, der aus der die folgenden Werkstoffe umfassenden Gruppe ausgewählt ist: Klavierdrahtstähle, Flußstähle, gehärtete Stähle, Schnellwerkzeugstähle, rostfreie Stähle, Messing, Wolframcarbid, Titancarbid, Tantalcarbid, Titan-Nickel-Legierungen, Kupfer-Beryllium-Legierungen, Eisen, Aluminium, Nickel, Wolfram, Molybdän, Kupfer, Kupfer-Zinn-Legierungen, Borcarbid, Eisen-Chrom-Legierungen, Kunststoffe, Graphit und Glas.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Werkzeug nach Ansprucli 2, dadurch gekennzeichnet, da/3 der Durchmesser jedes Langglieds (6; 26; 61; 362) im Be reich von 0,1-2 nun liegt,

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser im Bereich von 0,5-1 mra liegt.

5. Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei bin zwanzig Langglieder (6; 26; 61; 362) auf einem Kreis (6a) angeordnet sind.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Langglied (6) einzeln um eine Länge von £ nun vom Schaft (2) vorspringt und auf dem Kreis (6a) mit einem Durchmesser von D ram angeordnet ist, wobei Χ/Ώ wenigstens 0,5-1 ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser D im Bereich von 2-8 mra liegt.

8. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) in einem Drehzahlbereich von 500-50 drehbar ist.

9# Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlbereich zwischen 500 und

10, Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlbereich zwischen 5000 und 50 000/ίΡ"^liegt

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BAD ORIGINAL

11. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schaft (2) mit hinreichend hoher Drehzahl umläuft, so daß der Rotationskörper mit einer Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von 1-15 m/s drehbar ist,

12. Werkzeug nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Langglieder (6) Winkelquerschnitt haben.

13. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schaft mit der Antriebswelle eines Motors in Triebverbindung steht,

gekennzeichnet durch

ein Glied (12) zum Erfassen des Kontaktdrucks zwischen den umlaufenden Langgliedern (6) und einem zu bearbeitenden Werkstück (8), und

eine auf das Erfassungsglied (12) ansprechende Einheit (11) zum Verstellen des Motors (7) derart, daß der Kontaktdruck im wesentlichen gleichbleibend gehalten wird.

14. Werkzeug nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Erfassungsglied (12) den elektrischen Widerstand zwischen den Langgliedern (6) und dem Werkstück (8) erfaßt.

15. Werkzeug nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Erfassungsglied das Drehmoment des Motors (7) erfaßt.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet,

daß die YerStelleinheit (11) die Motordrehzahl verstellt.

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-H-

17* Werkzeug nach einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinheit (ll) das Drehmoment des Motors (7) verstellt.

18. werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (26) an der Stelle, an der sie das Vorderende (261) des Rotationskörpers bilden, miteinander verbunden sind (Pig. 5, 6).

19. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (26) aus Einzelelementen bestehen, die an dem Vorderende (261) miteinander verbunden sind (Fig. 6d)_#

20. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (26) am Vorderende (261) abgebogene Einzelglieder sind (Fig. 6a-c).

21. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (6; 26; 61; 362) lösbar am Schaft (2) befestigt sind.

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22. Werkzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (2) einen Kopf (3) zum Haltern der Langglieder (6) und einen Abschnitt mit vermindertem Durchmesser aufweist, wobei der Kopf (3) eine Vertiefung (31) und einen in dieser mit dem Kopf (3) verschraubbaren (33) Einsatz (32) zum sicheren Haltern der Langglieder (6) in Stellungen zwischen dem Einsatz (32) und der Wandung der Vertiefung (31) umfaßt (Fig. 7-9).

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j NACHGEREICHT

23. Werkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (31) zu ihrem offenen Ende hin konisch ist.

24. Werkzeug nach Anspruch 22 oder 23,

dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (32) auf seinem Außenumfang axial verlaufende Nuten (32b) zur Aufnahme jeweils eines Langglieds (6) aufweist.

25. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (61) einzeln mit einem Harz (62) beschichtet sind (Fig. 10).

26. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Vorderenden der Langglieder (61) abgerundet sind (z.B. Fig. 13).

27. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (61) wenigstens zum Teil mit einem harten Stoff beschichtet sind (Fig. 14 - 16).

28. Werkzeug nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (64) auf jedes Langglied (6) in einer Lage auf dessen Vorderabschnitt aufgebracht ist (Fig. 23).

29. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (61) wenigstens zum Teil mehrere Stückchen (64) aus einem harten Stoff aufweisen, die auf der Oberfläche der Langglieder (61) beabstandet angeordnet sind (Fig. 14),

30. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Langglieder (6) einen harten Stoff aufweisen, der in einejcrfiwetaJ-liSGhenJSrundmasse gesintert ist.

ORIGINAL INSPECTED

NACHQEREICHT 31.

Werkzeug nach einem der Ansprüche 1-26, dadurch gekennzeichnet,

daß die Langglieder (6) aus einem nichtmetallischen Körper bestehen, der aus der Kunststoffe, Glas und Graphit umfassenden Gruppe ausgewählt ist und in den Körnchen., aus einem harten Stoff eingebettet sind,

32. J) 5l>- Werkzeug nach einem der Ansprüche 27-3fö> dadurch gekennzeichnet,

daß der harte Stoff aus der Diamant, Bornitrit], Keramik, Siliziumcarbid und Meta]!carbide umfassenden Gruppe ausgewählt

33. .Schleif- ' Polier-Verfahren zum !!einstellen eines "» oder -

werkzeugs nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch

folgende Schritte:

Anordnen eines Metallrohrs in Arbeitsverbindung mit einer magnetischen Impulsformungseinheit;

koaxiales liinsetzen einer Welle in das Metallrohr zum Herstellen einer vorbestimmten axialen Lage relativ dazu; Einsetzen mehrerer Langglieder in das Metallrohr derart, daß ihre Halte-Jindabschnitte in vorbestimmten Lagen zwischen der Innenwand ung des Metallrohrs und der Außenwandung der V.^relle sitzen und ihre Arbeits-Jindabschnitte außerhalb des Metallrohrs liegen; und

Einschalten der magnetischen Impulsformungseinheit, so daß das Metallrohr nach innen verformt und dadurch das Metallrohr, die Ilalte-lSndabschnitte der Langglieder und die Welle miteinander festgelegt werden.

34. vSchleif

^55^. Verfahren zum Herstellen eines .-stwerkzeugs nach An- · spruch 1,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

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. "2 „ [nachgereicht

Ausbilden eines rohrförmigen Elemenbo mit mehreren axial verlaufenden Schlitzen, die vom einen Element-Ende her mit vorbestimmter Tiefe und gleichbeabstandet um das Element eingeschnitten werden zur Bildung mehrerer, Arbeitsglieder bildender Langglieder, die vom anderen Ende des rohrförmigen Elements gleichmäßig vorspringen; und

Verbinden des rohrförmigen Elements mit einer Welle und einem metallischen Spannring zur festen Halterung des rohrförmigen Elements im Bereich von dessen anderem linde.

35. 4j

"54>- Verfahren nach Anspruch 30,

dadurch gekennzeichnet,

daß zum festen Verbinden von Meballrohr, Metallring und Welle ein Bindemittel verwendet wird.

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