DE4007844A1 - Verfahren und vorrichtung zum schleifen bzw. schaerfen der schneide eines materialbearbeitungswerkzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen, Schär­ fen, Polieren und dgl. der Schneide eines Materialbearbei­ tungswerkzeuges, insbesondere eines Holzbearbeitungswerk­ zeuges, wie Schnitzbeitel und dgl., gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft außerdem eine zur Durchführung die­ ses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 4.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen der gattungsge­ mäßen Art werden solche Materialbearbeitungswerkzeuge, die insbesondere zum Arbeiten mit Holz und in Holz vorgesehen sind, zum Teil auf Ölsteinen (beispielsweise Hart-Arkansas, Belgischer Brocken), imprägnierten Lederstücken, Schwabbel­ scheiben, sog. Gummischeiben oder Polyurethanscheiben mit Korundzusatz poliert oder geschärft.

Ein derartiges Schärfen mittels Steinen oder Leder ist je­ doch sehr zeitaufwendig. Außerdem erzielen hierbei nur geübte Personen eine hinlänglich brauchbare Schneide. Dem­ gegenüber zeigt sich beim Schärfen mittels einer Schwabbel­ scheibe der Nachteil, daß an der Werkzeugschneide eine bal­ lige Fläche auftritt. Dies hat zur Folge, daß ein einmal angeschliffener Winkel rasch verändert bzw. zerstört wird, so daß die betreffende Schneide des Werkzeuges schon nach den ersten Anwendungen relativ unbrauchbar ist. Beim Schleifen mittels der sog. Gummischeiben oder Polyurethan­ scheiben mit eingelagerten Korundkörpern wird nur eine re­ lativ kurze Standzeit der Werkzeugschneide erreicht. Außer­ dem läßt sich keine wünschenswert scharfe Werkzeugschneide erzielen, und es läßt sich in der Regel kaum vermeiden, daß ein unerwünschtes Ausglühen der Schneide an ihrer äußersten Stelle auftritt. Schließlich ist auch aufgrund der Härte dieser Schleifscheiben das Schärfen gehöhlter oder ander­ weitig geformter Werkzeuge außerordentlich schwierig, wenn nicht sogar unmöglich.

Es läßt sich somit bisher mittels keiner der bekannten Vor­ richtungen ein befriedigendes Schleifen bzw. Schärfen von solchen Materialbearbeitungswerkzeugen erzielen, die spezi­ ell geformte Schneiden mit besonders geformten Werkzeug­ schäften aufweisen, wie dies beispielsweise für Holzbear­ beitungswerkzeuge, insbesondere für Hohlbeitel, Gaißfüße usw., gilt. Es sind daher durchweg zeitaufwendige Nachar­ beiten mit verschieden geformten Ölsteinen erforderlich. Diese Nacharbeiten setzen aber wiederum ein großes Geschick sowie eine hinreichende Übung des Benutzers voraus, um einen einigermaßen annehmbaren Schleif- und Schärfvorgang zu erreichen.

Es ist außerdem bekannt, die Schneide eines Werkzeuges auf einem Schleifstein, auf Schleifscheiben, auf Bandschleifge­ räten, auf kunststoffgebundenen Korundkörpern usw. relativ grob vorzuschleifen. Hierbei ist stets eine Zwischenkühlung erforderlich, um das nachteilige Ausglühen der Schneide zu vermeiden. Außerdem läßt sich nicht verhindern, daß auf der Innenseite des Schneidwerkzeuges ein störender Schleifgrat entsteht, der nach Abschluß des Schleif- und Schärfvorgangs in einem gesonderten Arbeitsvorgang entfernt werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Besei­ tigung der geschilderten Nachteile das Verfahren sowie die Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß hiermit Materialbearbeitungswerkzeuge unterschiedlicher Art und Form, insbesondere Holzbearbeitungswerkzeuge, wie Schnitzbeitel und dgl., auch von ungeübten Personen sicher, wirkungsvoll und schnell geschliffen bzw. geschärft werden können.

Die Merkmale des zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Verfahrens gemäß der Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Die Merkmale der zur Durchführung dieses Verfahrens ge­ schaffenen Vorrichtung gemäß der Erfindung ergeben sich aus Anspruch 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf den Umfang ei­ ner rotierenden Scheibe, die aus Textilfasern mit verschie­ denen Zusätzen besteht, eine Schleif- und Schärfpaste von spezieller Zusammensetzung aufgetragen und sodann die zu schleifende bzw. zu schärfende Schneide des Werkzeuges mit ihrer Fase spitzwinklig bzw. tangential dem Umfang der Scheibe in deren Drehrichtung angelegt sowie mit solch ei­ nem Druck in Eingriff gehalten, daß durch die entstehende Reibungswärme die Schleif- und Schärfpaste verflüssigt und hierin eingelagerte Schleifteilchen den Schleif- bzw. Schärfvorgang bewirken.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens eine drehbare Scheibe auf, die auf einer motorgetriebenen Achse sitzt und aus Textilfasern mit Zusätzen besteht. Weiterhin ist auf den Scheibenumfang eine dünne Schicht aus Schleif- und Schärfpaste aufgebracht, die in schmelzfähige Bindemit­ tel eingelagerte Schleifteilchen aufweist.

Vorzugsweise gelangen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei Scheiben zur Anwendung, die im Abstand voneinander auf einer gemeinsamen, durch einen Motor angetriebenen Antriebsachse befestigt sind. Hierdurch ist der Vorteil ge­ geben, daß auch bei zu schleifenden Werkzeugen mit breiter Schneide keine Behinderung durch die jeweilige Nachbar­ scheibe eintritt. Wenn eine derartige Ausbildung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung mit zwei im Abstand zueinander auf einer Antriebsachse befestigten Scheiben zur Anwendung ge­ langt, wird die eine Scheibe ausschließlich zum Schleifen bzw. Schärfen von Werkzeugen mit gerade verlaufenden Schneiden benutzt, während die andere Scheibe nur zum Schleifen bzw. Schärfen von Werkzeugen mit gehöhlten oder anderweitig geformten Schneiden eingesetzt wird.

Unabhängig von der Anzahl der bei der Vorrichtung einge­ setzten Scheiben kann somit jede Scheibe, die in der er­ wähnten Weise auf einem Träger, beispielsweise auf einer Welle, Achse oder dgl. sitzt und von einem Motor angetrie­ ben wird, zum Schleifen, Schärfen, Polieren und dgl. von Werkzeugen aller Art eingesetzt werden, und zwar vorzugs­ weise von solchen Werkzeugen, die zur Bearbeitung von Holz dienen und insbesondere aus Schnitzbeiteln bestehen. Hier­ bei ist das Einsatzgebiet der jeweiligen Scheibe unabhängig vom Profil des zu schleifenden bzw. zu schärfenden Werkzeu­ ges.

Jede Scheibe ist auf Textilfaserbasis gefertigt, wobei die einzelnen Textilfasern so ausgerichet sind, daß sich eine nur sehr geringe Abnutzung der Scheibe ergibt.

In Ausgestaltung der Erfindung sind die Textilfasern jeder Scheibe mit Zusätzen versehen, die eine Verformung der Scheibe während des Schleif- und Schärfvorganges verhin­ dern. Vorzugsweise ist jede Scheibe mit weiteren Zusätzen versehen, welche die Wirkung der in dünner Schicht auf den Scheibenumfang aufgebrachten Schleif- und Schärfpaste un­ terstützen, verbessern und begleiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet unter thermischen bzw. thermoelastischen Bedingungen statt. Ausgehend davon, daß die Scheibe in Abhängigkeit vom gewählten Durchmesser mit Drehzahlen zwischen etwa 800 und 6000 U/min betrieben wird, wird auf die laufende Scheibe eine Schleif- und Schärfpaste von spezieller Zusammensetzung aufgebracht. Hierbei ist die Zusammensetzung der Paste in ihrer Tempera­ turempfindlichkeit und auch Kühlwirkung auf die jeweilige Scheibe der Vorrichtung abgestimmt. Wenn auf den Umfang der rotierenden Scheibe durch entsprechendes Andrücken eine ge­ ringe Menge Schleif- und Schärfpaste aufgebracht worden ist, wird das zu schleifende oder zu schärfende Werkzeug im gewünschten Winkel aufgedrückt. Die hierdurch entstehende Reibung erzeugt eine Temperatur der beteiligten Materialien zwischen etwa 75 und 150°C. Hierdurch wird die Schleif- und Schärfpaste verflüssigt, so daß die hierin eingelager­ ten Schleifteilchen freigesetzt und intensiv mit dem ge­ schmolzenen Bindemittel der Schleif- und Schärfpaste ver­ mischt werden. Die freigesetzten Schleifteilchen tragen dann in der erwünschten Weise das Material an der Werkzeug­ schneide ab, wobei sich die rotierende Scheibe in dem ge­ nannten Temperaturbereich leicht der jeweiligen Schneiden­ form des Werkzeugs anpaßt. Das für die Schleif- und Schärf­ paste verwendete Bindemittel weist eine solche Zusammenset­ zung auf bzw. ist derart ausgelegt, daß es während des Schleif- und Schärfvorgangs sowohl als Gleitmittel als auch als Kühlmittel dient.

Von besonderer Bedeutung während des erfindungsgemäßen Schleif- und Schärfvorganges ist, daß die Werkzeugschneide nicht ausglühen kann und daß die angeschliffene Fase der Werkzeugschneide immer einwandfrei ausgebildet bleibt, d. h. keinerlei Buckel oder Ballenformen aufweist. Dadurch ist auch gewährleistet, daß der gewünschte oder benötigte An­ schleifwinkel oder Schneidenwinkel stets vollständig erhal­ ten bleibt. Ein Nacharbeiten auf der Gegenseite der Schneide, d. h. auf der Innenseite der Werkzeugschneide, ist nicht erforderlich. Somit genügt es, zum Schleifen bzw. Schärfen des Werkzeuges die Schneidenfase in der gewünsch­ ten Weise an die rotierende Scheibe für einen bestimmten kurzen Zeitraum anzudrücken und sodann anschließend das Werkzeug zu säubern, worauf es sofort einsatzbereit ist. Die Schneidenqualität entspricht hierbei jeweils derjenigen eines Rasiermessers. Von besonderem Vorteil ist außerdem, daß keinerlei Gratbildung an der Werkzeugschneide erfolgt.

Vorzugsweise wird die Scheibe vor der Durchführung des Schleif- und Schärfvorganges erwärmt, was in einfacher Weise durch Aufdrücken von Schmiergelpapier erfolgen kann. Durch diese Maßnahme ergeben sich weitere Vorteile, die u. a. darin bestehen, daß die Scheibe immer wie neu, ein­ wandfrei sauber und vollkommen rund bleibt, so daß keiner­ lei unerwünschte Vibrationen während der Rotation der Scheibe auftreten. Dadurch wird auch verhindert, daß beim Schleifen und Schärfen von insbesondere klein bemessenen Werkzeugen ein punktuelles Aufwärmen der Scheibe auftritt. Außerdem ist von vornherein vermieden, daß sich unregel­ mäßige Abnutzungen der Scheibe, die von vornherein nicht auftreten, negativ auswirken können.

Falls nach der Durchführung eines einmaligen Schleif- bzw. Schärfvorganges noch nicht im erwünschten Umfang das abzu­ schleifende Material von der Werkzeugschneide abgetragen wurde, wird erneut Schleif- und Schärfpaste auf den Umfang der rotierenden Scheibe aufgetragen und der Schleif- bzw. Schärfvorgang erneut durchgeführt. Hierbei wird um so mehr Material von der Werkzeugschneide abgetragen, je öfter Schleif- und Schärfpaste nachgetragen wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, zur Durchführung eines schnellen Vorschleifens zuerst eine gröber ausgelegte Schleifpaste auf den Scheibenumfang aufzutragen und sodann für den nachfolgenden Vorgang des Abziehens eine feinkörni­ gere Schleif- und Schärfpaste einzusetzen.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung werden weitere Vorteile dahingehend erzielt, daß die Le­ bensdauer der Werkzeugschneide erheblich verlängert wird und daß die Wirtschaftlichkeit des gesamten Schleif- und Schärfvorganges beträchtlich erhöht ist, weil einerseits ein Ausglühen der Werkzeugschneide nicht stattfindet und andererseits eine Materialabtragung am Schleifstein, wie bisher üblich, nicht mehr erforderlich ist.

Wie schon dargelegt, weist das erfindungsgemäße Schleif- und Schärfverfahren den wesentlichen Vorteil auf, daß die bearbeitete Fase der Werkzeugschneide keinerlei Balligkeit besitzt, so daß dadurch auch das eventuell später erforder­ liche Nachschleifen bzw. Nachschärfen sehr schonend durch­ geführt werden kann. Dies hat auch zur Folge, daß der Mate­ rialverbrauch der Werkzeugschneide beträchtlich verringert ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist, wie erwähnt, entwe­ der eine einzige Schleif- und Schärfscheibe oder zwei Scheiben von vorzugsweise unterschiedlicher Zusammensetzung auf, die im vorbestimmten Abstand, vorzugsweise im Abstand von etwa 20 bis 25 mm, auf einer gemeinsamen Antriebswelle eines Motors befestigt sind. Durch Auftragen von Schleif- und Schärfpaste und anschließendes einfaches Aufdrücken der Fase des anzuschleifenden oder anzuschärfenden Werkzeuges wird das Schneidenmaterial so fein abgetragen, daß übli­ cherweise bereits nach einigen Sekunden eine fertige scharfe Schneide mit verbesserter Schneidhaltigkeit und der Qualität eines Rasiermessers gebildet ist. Nacharbeiten sind hierbei nicht erforderlich.

Wie schon angedeutet, wird bei der Materialabnahme während des Schleifvorganges auf der Scheibe bei deren vorheriger angemessener Erwärmung auf eine Temperatur zwischen etwa 75 und 150° das Bindemittel der aufgetragenen Paste geschmol­ zen, wordurch es zum Schmier- und Gleitmittel wird.

Auch durch die eingelagerten verschieden groben Körnungen der Schleifmittel und in Zusammenarbeit mit den abgeriebe­ nen Stahlteilchen bildet die dann flüssige Masse einen Film zwischen der Scheibe und der Werkzeugschneide.

Die Verbindung zwischen der Scheibe und der Werkzeug­ schneide findet auf breitestmöglicher Fläche statt, und zwar auch an jenen Stellen, die nicht oder noch nicht mit der Oberfläche der Scheibe direkt in Berührung kommen; es bildet sich gewissermaßen eine Brücke über ein Polster ge­ schmolzenen Bindemittels gemischt mit Stahlabriebteilchen und Schleifmitteln. Über diese Brücke ist ein Weitertrans­ port entstehender und überschüssiger Wärme weitgehend mög­ lich, so daß hierdurch die Paste als Kühlmittel wirkt.

Das Bindemittel der Paste dient hier also wie ein Mittel gegen den Temperaturanstieg, indem es ein Ansteigen der Temperatur auf gefährliche Werte verhindert, und es kann damit auch im weiteren Sinne die Funktion der Kühlung bzw. Temperaturkontrolle übernehmen.

Es ist daher von Bedeutung, daß beim Schleifvorgang auf der Scheibe eine Mindestarbeitstemperatur erreicht wird, da an­ dernfalls jede Materialabtragung an der Schneide relativ unkontrolliert abläuft und der gewünschten Qualität abträg­ lich ist.

Bei jedem Arbeitsablauf werden die von der Schneide abge­ riebenen Stahlteilchen mit den Schleifteilchen in der Paste intensiv vermischt. Nach einer gewissen Zeit wird die ver­ flüssigte Paste mehr und mehr mit abgeriebenen Stahlteil­ chen so durchsetzt, daß im selben Maße die Aktivität der Schleifteilchen vermindert wird. Bei einem bestimmten Sät­ tigungszustand wird daher die Abriebsleistung der Schleifteilchen immer geringer, bis schließlich im Gleich­ gewichtszustand kein Abrieb an der Werkzeugschneide mehr erfolgt.

Daraufhin wird dann durch Nachtragen von Paste die Origi­ nalabriebsleistung beim Schleifvorgang wieder hergestellt. Dieses Nachtragen von Paste erfolgt so oft, bis die ge­ wünschte angeschliffene Form der Schneide erzielt ist.

Die abgeriebenen Stahlteilchen lassen sich u. a. in der ge­ schmolzenen Schleifpaste auf der Innenseite der Werkzeug­ schneide dergestalt beobachten, daß die Paste leicht dun­ kelmatt glänzend aussieht. Die Mischung, Verteilung und Qualität der Schleifteilchen ist so ausgelegt, daß beim Schleifvorgang ein optimaler Materialabrieb in einem Tempe­ raturbereich gewährleistet wird, der die durch die Härtung gewünschte Qualität nicht beeinträchtigt. Dies bedeutet auch, daß ein Ausglühen niemals stattfinden kann.

Der qualitativ und quantitativ fein abgestimmte Zusatz in den Scheiben unterstützt, begleitet und fördert die Lei­ stungsfähigkeit der aufgetragenen Schleifpaste.

Die Erfindung wird im folgenden in Form eines Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 perspektivisch ein aus zwei Schleif- und Schärfscheiben gebildetes Set und

Fig. 2 perspektivisch dieses Scheibenpaar innerhalb der gesamten Schleif- und Schärfvorrichtung.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind zwei Schleif- und Schärfscheiben 1, 2 vorgesehen, die im Abstand zueinander, beispielsweise im Abstand von ca. 20 bis 25 mm, auf einer gemeinsamen Achse 3 drehfest befestigt sind. Diese Achse 3 stellt die Antriebsachse eines Elektromotors 4 dar, der in Abhängigkeit vom jeweils gewählten Scheibendurchmesser mit einer Drehzahl im Bereich zwischen 800 und 6000 U/min be­ trieben wird und auf einer Lagerkonsole 5 befestigt ist. Diese Lagerkonsole 5 weist außerdem, wie aus Fig. 2 er­ sichtlich, im ausreichenden Abstand zu den zusammen mit der Achse 3 rotierenden Scheiben 1, 2 eine Abstützwand 6 auf, an der sich die Hand bzw. die Hände des Benutzers während der Durchführung des Schleif- und Schärfvorgangs abstützen können.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gelangt die linke Scheibe 1 zum Schleifen bzw. Schärfen ausschließlich von geraden Werkzeugschneiden zur Anwendung, während die rechte Scheibe 2 für gehöhlte oder anderweitig geformte Werkzeug­ schneiden eingesetzt wird.

Die Zusammensetzung der Scheiben 1, 2 ist derart, daß diese auf Textilfaserbasis gefertigt sind, wobei die einzelnen Textilfasern derart ausgerichtet sind, daß das jeweilige Scheibenmaterial nur eine äußerst geringe Abnutzung auf­ weist. Zusätzlich zu den Textilfasern enthalten die Schei­ ben 1, 2 Zusätze, und zwar einerseits solche, die eine Scheibenverformung während des Schleif- und Schärfvorgangs verhindern, sowie andererseits solche, welche eine bei je­ dem Schleif- und Schärfvorgang in dünner Schicht aufzubrin­ gende Schleif- und Schärfpaste in deren Wirkung unterstüt­ zen, verbessern und begleiten.

Claims (11)

1. Verfahren zum Schleifen, Schärfen Polieren und dgl. der Schneide eines Materialbearbeitungswerkzeuges, insbe­ sondere eines Holzbearbeitungswerkzeuges, wie Schnitzbeitel und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß auf den Umfang einer rotierenden Scheibe (1, 2), die aus Textilfasern mit verschiedenen Zusätzen besteht, eine Schleif- und Schärfpaste von spezieller Zusammensetzung aufgetragen und sodann die zu schleifende bzw. zu schär­ fende Schneide des Werkzeuges mit ihrer Fase spitzwinklig bzw. tangential dem Umfang der Scheibe (1, 2) in deren Drehrichtung angelegt und mit solch einem Druck in Eingriff gehalten wird, daß durch die entstehende Reibungswärme die Schleif- und Schärfpaste verflüssigt und hierin eingela­ gerte Schleifteilchen den Schleif- bzw. Schärfvorgang be­ wirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Scheibe (1, 2) vor dem Auftragen der Schleif- und Schärfpaste bzw. vor Durchführung des Schärf­ vorganges erwärmt wird, beispielsweise durch Aufdrücken von Schmiergelpapier.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibe (1, 2) in Abhängigkeit von ihrem Durchmesser mit einer Drehzahl zwischen 800 und 6000 U/min gedreht wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens eine drehbare Scheibe (1, 2), die auf einer motorgetriebe­ nen Achse (3) sitzt und aus Textilfasern mit Zusätzen be­ steht, und durch eine auf den Scheibenumfang aufgebrachte dünne Schicht aus Schleif- und Schärfpaste, die in schmelz­ fähiges Bindemittel eingelagerte Schleifteilchen aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Textilfasern in der Scheibe (1, 2) eine die Materi­ alabnutzung verringernde Ausrichtung aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Scheibe (1, 2) solche Zusätze aufweist, die eine Verformung der Scheibe während des Schleif- und Schärfvorgangs verhindern.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Scheibe (1, 2) solche Zusätze aufweist, welche die Wirkung der Schleif- und Schärfpaste unterstützen, verbessern und begleiten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Scheibe (1, 2) 800 bis 6000 U/min beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das in der Schleif- und Schärfpa­ ste enthaltene schmelzfähige Bindemittel eine solche Zusam­ mensetzung aufweist, daß es sowohl als Gleitmittel als auch als Kühlmittel für die Werkzeugschneide wirkt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der Antriebsachse (3) im Ab­ stand voneinander zwei Scheiben (1, 2) von insbesondere un­ terschiedlicher Zusammensetzung befestigt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abstand der Schleifscheiben (1, 2) etwa 20 bis 25 mm beträgt.