DE3227538C1 - Verfahren und Werkzeug zum Bearbeiten von Glas - Google Patents

Description

• Gegenüber aus transparentem Kunststoff hergestellten Werkstücke haben aus Glas durch numerische Bearbeitung hergestellte Präzisionswerkstücke den weiteren Vorteil, daß sie bei üblichen Betriebstemperaturen in elektrischen Geräten keinerlei Verformung unterliegen und mechanisch unverändert hoch belastbar sind. Handelt es sich bei dem bearbeiteten Glasmaterial um Glaskeramikmaterial, so hat man eine hohe mechanische Festigkeit bis hin zu Temperaturen von 600° C.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in nachgeordneten Ansprüchen angegeben.
• Bei Verwendung eines Werkzeuges gemäß Anspruch 3 ist gewährleistet, daß die Schmier- und, Kühlflüssigkeit direkt zur Zerspanungsfläche geführt: wird.
• Mit einem Werkzeug gemäß Anspruch 4 lassen sich auch Sackbohrungen und Nuten mit einem Boden leicht erzeugen.
• Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anß spruch 5 ist sichergestellt, daß die Zufuhr der Schmier-und Kühlflüssigkeit zur Zerspanungsfläche automatisch gemäß der Zerspanungsleistung erhöht wird.
• Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist im Hinblick auf eine automatische Anpassung der Zuführrate für die Schmier- und Kühlflüssigkeit an die Drehzahl des verwendeten Werkzeuges von Vorteil.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt F i g. 1 eine Aufsicht auf ein Werkstück mit komplizierter Oberflächen- und Randgeometrie, welches unter#-Verwendung einer numerisch gesteuerten Werkzeug-.
• maschine aus einem Flachglasrohling hergestellt ist; F i g. 2 eine seitliche Ansicht eines weiteren Werkstückes, welches numerisch gesteuert aus einem Flachglasrohling hergestellt ist, teilweise axial geschnitten; F i g. 3 eine Aufsicht auf die Oberseite des Werkstükkies nach Fig. 2; Fig.4 eine seitliche Ansicht eines Werkzeuges zur spanenden Bearbeitung außen liegender Kanten von Flachglasrohlingen, teilweise axial geschnitten; F i g. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig.4 eines abgewandelten Werkzeuges, mit welchem Sackbohrun: gen und Vertiefungen erzeugt werden können; F i g. 6 einen axialen Schnitt durch eine drehfest auf den Schaft eines Werkzeuges aufgesetzte Zentrifugalpumpeneinheit; und F i g. 7 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Steuern des Schmier- und Kühimittelstromes zu einem. Werkzeug nach F i g. 4 oder 5.
• F i g. 1 zeigt ein Flachglaswerkstück 10, welches aus einem entsprechend großen rechteckigen Flachglasrohling auf einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine hergestellt ist. Das Werkstück 10 hat sowohl eine komplizierte Randgeometrie als auch eine komplizierte Oberflächengeometrie: eine kreisbogenförmige Eckausnehmung 12, eine doppelt rechtwinklig abgestufte Kantenausnehmung 14, eine spiralig geschwungene Kantenausnehmung 16, eine rechteckige Durchbrechung 18, eine angesenkte Bohrung 20 und eine zum Rand hin offene, rechteckigen transversalen Querschnitt aufweisende Oberflächenvertiefung 22.
• All diese Konturen sind gemäß vorgegebenem Programm auf einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine unter Verwendung von Werkzeugen mit Diamantbesatz oder harten Korundwerkzeugen hergestellt.
• F i g. 2 zeigt ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Werkstück 24 mit einer Schulter 26 und einer kegelstumpfförmigen Außenfläche 28. Eine mittige Bohrung 30 verbindet die beiden Stirnflächen des scheibenförmigen Werkstückes und in die kegelförmige Außenfläche 28 ist eine axiale Randnut 32 mit kreisbogenförmigem Querschnitt eingearbeitet. Eine weitere Randnut 34 mit kreisbogenförmigem Querschnitt erstreckt sich parallel zu einer Mantellinie der Außenfläche 28 bis durch die Schulter 26 hindurch.
• Auch das in den F i g. 2 und 3 gezeigte Werkstück ist unter Einhaltung geringer Toleranzen auf einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine unter Verwendung von hartes Zerspanungsmaterial aufweisenden Werkzeugen hergestellt.
• Fig.4 zeigt ein zur Kantenbearbeitung eines Flachglaswerkstückes geeignetes Werkzeug 36 mit einem Schaft 38, einem radialen Bund 40 und einem Arbeitsgrundkörper 42, welcher einen zylindrischen mittleren Abschnitt 42a und sich hieran seitlich anschließende kegelförmige Abschnitte 42b, 42c hat.
• Die Außenseite des Arbeitsgrundkörpers 42 trägt eine Einbettungsschicht 44 (Bronze D126), in welche einzelne Diamantpartikel 46 eingebettet sind. Üblicherweise beträgt die Diamantkonzentration etwa 50.
• Durch den Schaft 38 erstreckt sich ein mittiger Speisekanal 48 für Schmier- und Kühlflüssigkeit, welcher sich als Sackbohrung in den Arbeitsgrundkör.
• per 42 fortsetzt. Über radiale Schlitze 50 (beim hier betrachteten Ausführungsbeispiel drei unter einem Winkelabstand von 120 angeordnete Schlitze) steht der Speisekanal 48 mit der Mantelfläche des Arbeitsgrundkörpers 42 in Verbindung.
• F i g. 5 zeigt ein abgewandeltes Werkzeug 36', welches zur Herstellung von vertieften Werkzeugabschnitten und Sackbohrungen geeignet ist. Bei ihm erstreckt sich der Speisekanal 48' bis hin zur freien Stirnfläche des mittleren Abschnittes 42a' des Arbeitsgrundkörpers 42'. Im übrigen sind Teile, die obenstehend schon unter Bezugnahme auf F i g. 4 beschriebenen Teilen entsprechen, wieder mit entsprechenden Bezugszeichen versehen, an welche jedoch ein Apostroph angehängt ist.
• F i g. 6 zeigt das obere Ende des Schaftes 38, an welches sich ein verminderten Durchmesser aufweisender Schaftabschnitt 52 anschließt. Auf diesen ist eine insgesamt mit 54 bezeichnete Pumpeneinheit aufgeschraubt.
• Die Pumpeneinheit 54 hat eine Einlaßscheibe 56, eine Pumpenscheibe 58 und eine Auslaßscheibe 60. Diese drei Scheiben sind durch Gewindebolzen 62 zusammengehalten.
• In der Einlaßscheibe 56 ist eine kegelförmige Einlaßkammer 64 ausgebildet, welche vom Abgabeende eines Speiserohres 66 her mit Schmier- und Kühlflüssigkeit beschickt wird.
• Am unteren Ende steht die Einlaßkammer 64 mit dem innen liegenden Ende eines Schaufelkranzes 68 in Verbindung, welcher auf einer Kegelfläche angeordnet ist. Die auslaßseitigen Enden der Schaufeln stehen über einen Ringraum 70 mit einer kegelförmigen Auslaßkammer 72 in Verbindung, aus der unter Druck stehende Schmier- und Kühlflüssigkeit über radiale Bohrungen 74 in den Speisekanal 48 abgegeben wird.
• Da die Pumpeneinheit 54 zusammen mit dem Schaft 38 umläuft, erfolgt automatisch die Zufuhr von Schmier-und Kühlflüssigkeit zu den Schlitzen 50 des Werkzeuges 36 in Abhängigkeit von der jeweiligen Zerspanungsleistung.
• Um eine ebenfalls zerspanungsleistungsabhängige Zufuhr der Schmier- und Kühlflüssigkeit durch das Speiserohr 66 zu gewährleisten, ist letzteres über eine einstellbare Drossel 76 mit einer von einer nicht gezeigten Pumpe herkommenden Speiseleitung 78 verbunden. Die Einstellung des effektiven Durchströmquerschnittes der Drossel 76 erfolgt durch eine Stelleinheit 80 mit einem elektrischen Teil 80a und einem mechanischen Teil 80b. Der elektrische Teil 80a ist eingangsseitig mit einem Drehzahlgeber 82 verbunden, der ein der Drehzahl des Schaftes 38 zugeordnetes Signal bereitstellt.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Erzeugen konturierter Werkstücke aus Glas, insbesondere aus Flachglas, bei welchem ein Bearbeitungswerkzeug unter Verwendung einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine programmgesteuert zugestellt wird, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Werkstück unter Verwendung eines auf einer Umfangsfläche Diamantmaterial oder hartes Oxidmaterial aufweisenden umlaufenden Werkzeuges volumenzerspant wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmier- und Kühlflüssigkeit zur Zerspanungsfläche geführt wird.
3. 3. Werkzeug zur Verwendung im Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Grundkörper (42) eine Schicht aus Diamantmaterial oder hartem Oxidmaterial angebracht ist, daß im Grundkörper (42) ein axialer Speisekanal (48) für die Schmier- und Kühlflüssigkeit ausgebildet ist und daß der Speisekanal (48) mit der Außenseite der Schicht aus Diamantmaterial oder hartem Oxidmaterial über radiale Schlitze (50) des Grundkörpers (42) in Verbindung steht.
4. 4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisekanal (48') zur Stirnfläche des Werkzeuges (36') hin offen ist.
5. 5. Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaft (38) des Werkzeuges (36) ein Pumpenrad (58) trägt, welches einlaßseitig mit einer mit dem Schaft (38) umlaufenden Einlaßkammer (64) und auslaßseitig mit dem Speisekanal (48) in Verbindung steht.
6. 6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgabeende eines Speiserohres (66) für die Schmier- und Kühlflüssigkeit über eine einstellbare Drossel (76) mit einer Speiseleitung (78) in Verbindung steht und eine Drossel-Stelleinheit (80) in Abhängigkeit von der momentanen Drehzahl des Werkzeugschaftes (38) auf das Stellglied der einstellbaren Drossel (76) arbeitet.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen konturierter Werkstücke aus Glas, insbesondere aus Flachglas, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Werkzeug zu seiner Durchführung.

   Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der DE-AS 26 46 062 bekannt. Bei ihm wird ein Ritzwerkzeug von einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine mit hoher Geschwindigkeit über das Flachglas-Werkstück bewegt und ritzt dieses längs einer gewünschten Randkontur an. Anschließend wird das Werkstück durch thermische oder mechanische Einwirkung zum Springen gebracht, wodurch man dann die gewünschte Konturierung des Werkstückrandes erhält. Dieser Trennvorgang verläuft aber bei Spannungen oder Dickenschwankungen im Werkstück-Ausgangsmaterial oder bei stark gekrümmten Randkonturen nicht mit sehr hoher Präzision, selbst wenn die Spur des Ritzwerkzeuges der Sollkontur des Werkstückes sehr nahe kommt.

   Mit dem bekannten Verfahren können naturgemäß auch keine Nuten oder andere nicht durch das Werkstück hindurchgehende Oberflächenrücksprünge erzeugt werden.

   In der DE-AS 15 96 675 ist ferner ein Verfahren zum Auskreisen von Löchern in Flachglas beschrieben, bei welchem ein hülsenförmiges Schneidwerkzeug sich mit einer dünnen Schneidkante durch das Werkstück hindurcharbeitet. Das Werkzeug hat zusätzlich kegelförmige Ansenkflächen, um die Lochränder leicht anzusenken, so daß dort bei späterer Wärmebehandlung des Werkstückes keine Spannungsbrüche auftreten. Mit dem aus der DE-AS 15 96 675 bekannten Verfahren lassen sich aber nur kreisrunde Löcher erzeugen, für jede Lochgröße muß ein spezielles Werkzeug bereitgestellt werden.

   Durch die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß eine besser maßhaltige Bearbeitung von Werkstücken aus Glas mit komplizierter Rand-oder Oberflächengeometrie erhalten wird.

   Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.

   Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat man nicht nur die die Werkstückgeometrie bestimmende Zustellbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück, sondern auch die durch die Drehbewegung des Werkzeuges um seine Achse erhaltene hohe Relativgeschwindigkeit zwischen dem Diamantmaterial oder harten Oxidmaterial auf der Umfangsfläche des Werkzeuges und dem Werkstück, so daß eine Formgebung über Volumenzerspanung erhalten wird.

   Die Verwendung numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen ist an und für sich auf dem Gebiet der Bearbeitung von Werkstücken aus Metall bekannt, wurde jedoch bisher nicht für die Bearbeitung von Werkstücken aus Glas in Betracht gezogen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Werkstücke aus Glas genauso präzise mit komplizierten Formen versehen, wie dies auf dem Gebiet der spanenden Bearbeitung von metallischen Werkstücken üblich ist.

   Man kann derartig bearbeitete Glaswerkstücke ohne weiteres anstelle von Werkstücken aus Metall einsetzen und mit solchen in einer Maschine zusammenbauen, wobei man zusätzlich von den hervorragenden, elektrisch isolierenden Eigenschaften und von der Transparenz des Flachglases profitieren kann. Gegenüber metallischen Werkstücken hat man zusätzlich den Vorteil, daß man polierte Oberflächen ohne teure Nacharbeitung erhält.

   Gegenüber Werkstücken, die aus transparentem Kunststoffmaterial hergestellt sind, hat man den Vorteil, daß sich das fertige Werkstück viel weniger elektrostatisch aufladen kann, was für den Einsatz in elektrischen Geräten mit bewegten Teilen, z. B. Bandlaufwerken, von großem Vorteil ist. Die Oberfläche der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Werkstükke ist auch sehr hart.

   Ein weiterer Vorteil von numerisch gesteuert hergestellten präzisen Glaswerkstücken ist der, daß Flachglas in verschiedenen Tönungen erhältlich ist.

   Aus Flachglas hergestellte Präzisionswerkstücke lassen sich auch leicht durch anschließende Härtung bruchsicher machen (thermisch oder chemisch).