DE4332065C2 - Ultraschallbearbeitungsvorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mittels der Ultraschallbearbeitungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Ultraschallbearbeitung von Werkstücken zur Herstellung von Formteilen, insbesondere zur Herstellung eines keramischen Zahnersatzes, wie z. B. Ver­ blendschalen, Einlagefüllungen, Kronen oder Brücken aus den­ talkeramischem Material. Aufgrund ihrer günstigen biologisch- chemischen Eigenschaften, ihrer hohen Gewebeverträglichkeit und der geringen Tendenz zur Plaque-Anlagerung werden kerami­ sche Zahnersatzmaterialien allgemein als Werkstoffsysteme er­ ster Wahl diskutiert.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebene Ultra­ schallbearbeitungsvorrichtung ist aus DE 39 28 684 C2 be­ kannt. Auf diese Patentschrift sowie den darin genannten Stand der Technik wird ausdrücklich ergänzend verwiesen.

Im übrigen sind aus der Literaturstelle "Keramikbearbeitung", Carl Hanser Verlag, München 1989, Seiten 423-443, ein Verfah­ ren und eine Vorrichtung bekannt, mit dem spröd-harte Werk­ stoffe, z. B. Keramik, Glas, Glaskeramik u. a., mit Hilfe von Ultraschall bearbeitet werden können. Dabei wird die mechani­ sche Energie des oszillierenden Werkzeuges auf ein Läppkorn­ gemisch im Arbeitsspalt zwischen der Sonotrodenkrone und dem Werkstück übertragen, was zu einer Spanbildung und letztlich zur Abbildung der Sonotrodenkrone in das Werkstück führt. Diese Verfahren sind jedoch auf die Umformung einer Werk­ stückoberfläche beschränkt. Die notwendigen Formzeuge werden mit konventionellen, spanenden Fertigungsverfahren, z. B. Dre­ hen, Fräsen, Bohren etc. oder mit Hilfe der Funkenerosion hergestellt. Darüberhinaus können geometrisch komplexe Formen kleiner Dimension aus konventionellen Werkstückmaterialien häufig nicht hergestellt werden.

DE 40 29 285 A1 beschreibt eine Sonotrode, deren formgebendes Teil, d. h. deren Sonotrodenkrone, wenigstens teilweise aus Silicium besteht. Diese Materialauswahl dient einer Optimie­ rung des Verschleißverhaltens. Sie ermöglicht darüberhinaus den Einsatz der sogenannten Mikrostrukturtechnik zur Ausfor­ mung der Arbeitsfläche der Sonotrodenkrone. Die Mikrostruk­ turtechnik ist aus der Herstellung von Halbleiterbauelementen bekannt und umfaßt z. B. die Photolithographie sowie isotrope und anisotrope Ätztechniken.

Die eingangs angesprochene funkenerosive Herstellung von Formteilen zur Bearbeitung von Dentalersatz ist beispielswei­ se aus DE 37 35 558 C2 und DE 35 44 123 C2 bekannt. Deren Nachteile sind in der o. g. DE 39 28 648 C2 abgehandelt.

Aufgrund des unvermeidlichen, z. T. erheblichen Verschleißes und der daraus resultierenden kurzen Standzeiten der Sonotro­ denkronen, sind die herkömmlichen feinwerktechnischen, oder mikroelektronischen oder funkenerosiven Fertigungsverfahren zur Herstellung von Sonotrodenkronen häufig nicht wirtschaft­ lich.

Schließlich beschreibt DE 36 06 305 A1 ein Ultraschallbear­ beitungswerkzeug, bestehend aus einem Ultraschallgenerator (Ultraschallwandler einschließlich Verstärker) und einer So­ notrode. Die Sonotrode ist durch eine Differentialschraube am Ultraschallgenerator festgespannt und mittels zylindrischer Schultern zentriert. Hierdurch kann die Sonotrode rasch aus­ gewechselt werden, ohne daß danach eine Neujustierung zum Werkstück erforderlich wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschallbe­ arbeitungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 anzugeben, die sich durch konstruktive Einfachheit auszeichnet, wobei der Verfahrensaufwand zur allseitigen Be­ arbeitung von Werkstücken trotzdem gering gehalten werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mittels der Ultraschallbear­ beitungsvorrichtung anzugeben.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in den Patentan­ sprüchen 1 und 8 angegebenen Merkmale gelöst.

Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Ultraschallbear­ beitungsvorrichtung bestehen darin, daß aufgrund der Verwen­ dung einer einzelnen ultraschallgebenden Einheit der Herstel­ lungsaufwand beträchtlich reduziert werden kann. Gleichzeitig ist jedoch bei einem Wechsel der Sonotrodenkronen keine Neu­ justierung erforderlich.

Die in den Ansprüchen 3 bis 5 angegebenen Varianten der mechanischen Aufteilung von Ultraschallgenerator und Sonotro­ denhaltevorrichtung führen zu einer weiteren Erleichterung der paßgenauen Auswechselbarkeit der Sonotrodenhaltevorrich­ tung. Unter dem Begriff Ultraschallgenerator wird hierbei der eigentliche Generator einschließlich etwaiger Verstärker ver­ standen. Dies soll jedoch nicht ausschließen, daß in der Sonotrode selbst weitere Verstärker angeordnet sind.

Die Ankopplung der Sonotrode an den Ultraschallgenerator nach Anspruch 6 ist an sich aus der bereits erwähnten DE 36 06 305 A1 bekannt. Die zusätzlich angegebene Schraubverbindung umfaßt auch die in den beiden vorgenannten Druckschriften offenbar­ ten Schraubverbindungen.

Die im Anspruch 7 an dem dem Ultraschallgenerator gegenüber­ liegenden Maschinenende angegebene Aufnahme zur Justierung und Fixierung der Halterung ermöglicht den im zweiten Bear­ beitungsschritt vorgesehenen Halteeingriff der ersten Sonotrodenkrone mit dem Werkstück.

Im Anspruch 8 wird ein vorteilhaftes Verfahren zur Bearbei­ tung von Werkstücken mittels der erfindungsgemäßen Ultra­ schallbearbeitungsvorrichtung angegeben, durch das die oben erwähnten Vorteile erzielbar sind. Die Maßnahme des Anspruchs 11, daß die freien Ränder der Sonotrodenkronen der Äquato­ riallinie der Zahnkrone entsprechen, hat den Vorteil einer besonders einfachen lagegenauen Justierung der beiden Sonotroden zueinander, nämlich durch Ermittlung eines Form­ schlusses der beiden Sonotrodenkronenränder.

Das bei der Herstellung der Sonotroden zur Abformung eines gebildeten Verbrauchsmodells verwendete härtende Material kann ein bekanntes Modellierwachs oder ein Polymerwerkstoff sein. Die angegebene Äquatoriallinie definiert den sogenann­ ten Modelläquator, etwa den Zahnkronenäquator, der durch den größten Durchmesser des Modells, bezogen auf die Modellängs­ achse bzw. virtuelle Bearbeitungsachse, gemessen wird. Diese Begrenzung stellt sicher, daß keine sogenannten "Bearbeitungsschatten" beim Eindringen der Sonotrodenkrone in das Werkstück entstehen. Der Modelläquator begrenzt dieje­ nige, durch das Modell im wesentlichen quer zur Modellängs­ achse geführte Schnittfläche, von der aus die Außenwände der Zahnrestauration stets monoton oder streng monoton sich ver­ jüngende Restaurationsabschnitte umgeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen, die in der beigefügten Zeichnung rein schematisch dargestellt sind, noch näher erläutert. Die Zeichnung ent­ hält zusätzliche Erläuterungen der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teilabschnitt ei­ ner Ultraschallbearbeitungsmaschine;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Primärsonotrode, je­ doch vergrößert;

Fig. 3 eine Anlage zur Herstellung von Sonotrodenkronen in Form eines geometrischen Modells einer Ultra­ schallbearbeitungsmaschine; gleichzeitig einen Verfahrensschritt zur Herstellung von Sono­ trodenkronen; .

Fig. 4 ein weiteres geometrisches Modell einer Ultra­ schallbearbeitungsmaschine zur Herstellung von Sonotrodenkronen; gleichzeitig einen weiteren Verfahrensschritt zur Herstellung von Sono­ trodenkronen;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4; und

Fig. 6 ein weiteres geometrisches Modell einer Ultra­ schallbearbeitungsmaschine zur Herstellung von Sonotrodenkronen.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Ultraschallgenerator 2 auf, der über eine Fixierschraube 4 und einen Zentrierkonus 6 mit Schulter an eine Primärso­ notrode 8, die einen dem Zentrierkonus 6 entsprechenden Ke­ gelstumpf 9 aufweist, mechanisch angekoppelt ist. Der Ul­ traschallgenerator 2 und die Primärsonotrode 8 werden im folgenden "ultraschallgebende Einrichtung" 10 genannt. Die ultraschallgebende Einrichtung 10 wird in bekannter Weise mit Hilfe einer Vorschubsteuerung 12 in Richtung auf das zu bearbeitende Werkstück 14, hier ein dentalkeramisches Werk­ stück 14, derart vorgeschoben, daß der Arbeitsspalt zwi­ schen der aktiven Sonotrodenkrone 16 und der Werk­ stückoberfläche die gewünschten Abmessungen hat. Als Vor­ richtung zur Halterung der Sonotrodenkrone 16 dient eine Sekundärsonotrode 18, die an ihrem der Primärsonotrode 8 zugewandten Ende kegelstumpfförmig ausgebildet ist und durch einen entsprechenden Zentrierkonus am werkstückseiti­ gen Ende der Primärsonotrode 8 zentriert wird.

Die Sekundärsonotrode 18 dient zur Halterung der auf ihr befestigten Sonotrodenkrone 16. Die Sonotrodenkrone 16 kann auf ihr verpreßt, verlötet, verschweißt und/oder verklebt oder durch sonstige bekannte Fügetechniken befestigt sein.

Das dentalkeramische Werkstück 14 wird auf seiner der akti­ ven Sonotrodenkrone 16 gegenüberliegenden Seite in Formein­ griff mit einer weiteren passiven Sonotrodenkrone 20 gehal­ ten.

Die passive Sonotrodenkrone 20 sitzt ebenfalls auf einer Sekundärsonotrode 22. Diese ist ebenso ausgebildet, wie die ihr gegenüberliegende Sekundärsonotrode 18. Insbesondere hat sie den gleichen Zentrierkegelstumpf, der in einen entsprechenden Zentrierkonus eines Aufnahmeteiles 23 einge­ schoben ist. Die identische Ausbildung der Vorrichtungen zur Halterung der Sonotrodenkronen 16, 20, hier der Sekun­ därsonotroden 18, 22, erlaubt ein einfaches Auswechseln der beiden Sekundärsonotroden 18, 22 in der Primärsonotrode 8.

Die lagerichtige Ausrichtung der beiden Sonotrodenkranen 16, 20 erfolgt durch eine Verschlüsselung, d. h. durch zu­ mindest eine Formschlußstelle in ihren freien Rändern. Dieser Formschluß kann dadurch geprüft werden, daß das Werkstück 14 aus seiner Bearbeitungsposition herausgenommen wird, die Sonotrodenkronen 16, 20 in Formschluß gebracht und in dieser Ausrichtung in den Zentrierkonus 6 eingescho­ ben werden. Im Anschluß daran wird das Werkstück 14 wieder in Formschluß mit der passiven Sonotrodenkrone 20 gebracht und die aktive Sonotrodenkrone 16 in Vorschubrichtung auf das Werkstück 14 vorgeschoben.

Alternativ kann eine Lageverschlüsselung der Sonotroden­ kronen 16, 20 auch durch eine Nut- und Federausbildung in den Zentrierkonus 6 und -kegelstümpfen für die bzw. der Sekundärsonotroden 18, 22 vorgesehen werden.

Die Aufnahmevorrichtung 23 für die passive Sonotrodenkrone 20 ruht auf zwei Justierwellen oder Stangen 24, die par­ allel zur Vorschubrichtung, d. h. der Bearbeitungsachse 26 ausgerichtet sind. Sind das Werkstück 14 und die Sonotro­ denkronen 16, 20 in ihrer Bearbeitungsposition eingerich­ tet, wird die Aufnahmeeinrichtung 23 mit Hilfe einer Fest­ stellschraube 28 fixiert.

Die dentalkeramische Zahnrestauration ist fertiggestellt, sobald die freien Ränder der Sonotrodenkronen 16, 20 gegen­ einander anschlagen. Die Zahnrestauration wird sozusagen von den Sonotrodenkronen 16, 20 durch beidseitige Bearbei­ tung in zwei nacheinanderfolgenden Bearbeitungsschritten ausgestanzt. Bearbeitet wird dabei die Zahnrestauration stets von ein und derselben Raumrichtung her, nämlich von der Richtung, in welcher die ultraschallgebende Einrichtung 10 angeordnet ist.

Zur Vermeidung einer Gratbildung überlappen sich die freien Randbereiche der Sonotrodenkranen 16, 20 scherenartig.

Fig. 2 zeigt die Primärsonotrode 8 in vergrößerter Darstel­ lung. Sie zeichnet sich durch einen generatorseitigen Zen­ trier-Kegelstumpf 9 und einen werkstückseitigen Zentrierko­ nus 31 aus. Vorzugsweise hat sie eine kreiszylindrische Außenwand mit dem Durchmesser ø, der gleich dem Durchmesser des Aufnahmeteils 23 ist, und eine Lageverschlüsselung mit dem Zentrierkonus 6 des Ultraschallgenerators 2, etwa nach Art einer Nut-Feder-Verschlüsselung.

Bei einem nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist es die Primärsonotrode 8, die als auswechselbare Vor­ richtung zur Halterung der Sonotrodenkrone 16 dient. Die Sekundärsonotrode 18 kann in diesem Fall entfallen. Dafür ist das die passive Sonotrodenkrone 20 halternde Aufnahme­ teil ebenfalls als Primärsonotrode 8 ausgebildet.

Das in Fig. 3 dargestellte geometrische Modell einer Ultraschallbearbeitungsmaschine dient zur Herstellung von zwei zueinander komplementären Sonotrodenkronen zur all­ seitigen Bearbeitung einer keramischen Zahnrestauration, hier einer Krone. Das Modell besteht aus einer Grundplatte 32, die in Fig. 3 im Längsschnitt dargestellt ist, d. h. einem vertikalen Schnitt, dessen Schnittebene die virtu­ elle Bearbeitung zur Längsachse 26 enthält. Der Quer­ schnitt der Grundplatte 32 entspricht dem in Fig. 5 darge­ stellten Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Modells. Wie die Schnittansichten zeigen, wird die Grundplatte 32 von zwei trogförmigen, sich kreuzenden Ausnehmungen 34 und 37 durchzogen, derart, daß an den vier Ecken der Grundplatte 32 jeweils säulenartige Erhebungen 36 nach oben stehen. Die säulenartigen Erhebungen 36 haben einen rechteckförmigen Horizontalquerschnitt.

Auf jeder säulenartigen Erhebung 36 ist eine Führungsstange 38 vorgesehen, welche die säulenartige Erhebung 36 beidsei­ tig überkragt. Insgesamt sind also vier Führungsstangen 38 vorgesehen. Sämtliche Führungsstangen 38 sind parallel zur virtuellen Bearbeitungslängsachse 26 ausgerichtet. Sie tragen jeweils paarweise ein Aufnahmeteil 40, 41. Jedes Aufnahmeteil 40, 41 ist auf den Führungsstangen 38 in Rich­ tung der Bearbeitungslängsachse 26 verschiebbar. Es kann durch Feststellschrauben 28 oder Spannbügel in einer be­ stimmten Lage auf den Führungsschienen 38 positioniert werden.

Das in Fig. 3 links dargestellte Aufnahmeteil 40 weist einen werkstückseitigen Abschnitt 42 auf, der in einer zur Bearbeitungslängsachse 26 orthogonalen Ebene verschiebbar ist. Insgesamt ist dieses Teil 42 also in allen drei Raum­ richtungen und damit maximal verschiebbar. Es kann über einen Kreuzschlitten mit dem auf den Führungsschienen 38 fixierbaren Abschnitt 43 verbunden sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es durch Magnethalterungen 44 befe­ stigt und damit besonders bequem in der orthoganalen Ebene verschieblich. Der Magnet kann ein Permanentmagnet sein oder statt dessen - zur Veränderung der magnetischen Anzie­ hungskraft - als Elektromagnet mit steuerbarer Stromzufüh­ rung ausgebildet sein. Der verschiebliche Abschnitt 42 ragt über die trogförmige Rinne oder Aussparung 34 vor und ist dadurch besonders leicht zugänglich. Das aus der dem Den­ tallabor gelieferte Wachsmodell ("Wax-up") 46 ist mit sei­ nem ebenfalls mitgeliefertem Modellstümpf 48 mittels Knet­ masse 49 in einer Ausnehmung 47 des verschiebbaren Aufnah­ meabschnittes 42 fixiert. Die Knetmasse 49 erleichtert die Ausrichtung des Wachsmodelles 46 - dessen prothetische Äquatorfläche muß im wesentlichen zur Bearbeitungslängs­ achse 26 ausgerichtet werden. Der prothetische Äquator wird bevorzugt bereits im Dentallabor ermittelt und auf das "Wax-up" 46 aufgezeichnet. Hierdurch wird dessen lagerich­ tige Ausrichtung erleichert.

Nach Ausrichtung des Wachsmodells 46 in Bearbeitungslage, d. h. in der Lage, in welcher später die Zahnrestauration von den Sonotrodenkronen sozusagen ausgestanzt wird, wird die okklusale Oberfläche bis zur Äquatorlinie mit einem schrumpfungsarmen, schnell härtenden Polymer überschichtet, also direkt abgeformt. Die Polymerschicht wird dann soweit aufgebaut, bis sie auf einem kronenseitigen Konus 50 der Sekundärsonotrode 22 aufsitzt und mit diesem fixiert ist. Statt des Konus 50 kann der kronenseitige Abschnitt der Sekundärsonotrode 22, auch Sonotrodenkopf genannt, ein Schraubgewinde haben. Die Sekundärsonotrode 22 kann auch eine andere Retentionsform für die Sonotrodenkrone aufwei­ sen.

Die so hergestellte Sonotrodenkrone 54 kann in der Regel noch nicht zur Ultraschallbearbeitung eines sprödharten Werkstoffes verwendet werden. Sie wird in einem solchen Fall in eine Metallgußform überführt. Bis zur Überführung in eine Metallform stellt sie im Ergebnis eine Präsonotro­ denkrone 54 dar. - Die Sekundärsonotrode 22 kann auch als "Sekundärsonotrodenhalbzeug" aufgefaßt werden, nämlich dann, wenn man unter dem Begriff Sekundärsonotrode die Gesamtheit aus Sekundärsonotrodenhalbzeug und Sekundärsono­ trodenkrone versteht.

Nachdem die Präsonotrodenkrone 54 an der Sekundärsonotrode 22 befestigt ist, haftet das Wachsmodell 46 exakt an der erhärteten Sonotrodenkroneoberfläche.

Die an der Äquatorlinie endenden freien Randflächen der Präsonotrodenkrane 54 werden nun isoliert und im Anschluß daran der Modellstumpf 48 vorsichtig entfernt. Anstelle des Modellstumpfes 48 wird nunmehr eine zweite "cervikale" Sonotrodenkrone aufgebaut, und zwar in grundsätzlich glei­ cher Weise wie die okklusale Präsonotrodenkrone 54. Hierzu wird eine zweite Sekundärsonotrode analog zur ersten Sekun­ därsonotrode 22 im verschiebbaren Aufnahmeabschnitt 42 des linken Aufnahmeteils 40 angeordnet.

Die zervikale Präsonotrodenkrone wird in gleicher Weise wie die okklusale Präsonotrodenkrone 54 auf der ihr zugeord­ neten Sekundärsonotrode befestigt. Zur Herstellung der zweiten Präsonotrodenkrone werden vorzugsweise dieselben Materialien verwendet wie zur Herstellung der ersten Präso­ notrodenkrone 54. Die Befestigung der Präsonotrodenkronen an den ihnen zugeordneten Sekundärsonotrodenköpfen kann gleichzeitig mit dem Abformvorgang oder nach diesem durch­ geführt werden.

Im Anschluß daran wird das "Wax-up" 46 vorsichtig herausge­ löst, etwa durch Ausbrühen - was vor der Trennung der bei­ den Präsonotroden entlang der isolierten Äquatoriallinie oder danach vorgenommen werden kann.

Zur Optimierung des Verschleißverhaltens der Sonotroden­ kronen werden die Sonotroden samt der aufsitzenden Sonotrodenkrone in eine feuerfeste Form eingebettet. Die Kronen werden sodann entfernt, beispielsweise durch Aus­ brennen. Der hierdurch entstehende Kronenhohlraum wird dann mit Metall ausgegossen. Auf diese Weise werden ver­ schleißfeste Sonotrodenkronen direkt an den Kopf der Sekundärsonotroden angegossen. Der die Sonotrodenkrone tragende Sonotrodenkopf ist hierzu in geeigneter Form retentiv ausgebildet, z. B. durch einen umgekehrten Kegel oder das bereits genannte Gewinde. Die Verbindung kann durch zusätzliches Verlöten, Verschweißen oder Verkleben der Fügestellen optimiert werden.

Eine andere Möglichkeit besteht in der bereits genannten konischen Ausbildung des Sekundärsonotrodenkopfes, was eine gezielte Abnahme der Sonotrodenkrone nach deren Erhärtung ermöglicht. Die Sonotrodenkronen lassen sich über den ko­ nusförmigen Kopf der Sekundärsonotrode exakt reponieren und können nun mit den herkömmlichen Fügetechniken, z. B. ver­ preßt und/oder verklebt und/oder verlötet und/oder ver­ schweißt etc. werden.

Wie bereits ausgeführt, erfolgt die spätere Ultraschall­ bearbeitung mit den so hergestellten Sonotrodenkronen in zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten. Zunächst wird die erste Sonotrodenkrone unter Verwendung einer geeigneten Läpp-Suspension in einen Dentalkeramik-Rohling vollständig abgebildet. Danach wird der Rohling von der ersten Sonotro­ denkrone gehalten und von der kontralateralen Seite durch die zweite Sonotrodenkrone bearbeitet. Die Einsenktiefe wird durch den Kontakt der korrespondierenden Sonotroden­ kronen limitiert. Es kommt sozusagen zum "Ultraschall-Aus­ stanzen" des gewünschten Formteiles, wobei scherenartig überlappende Randbereiche der Sonotrodenkronen eine Grat­ bildung verhindern.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Herstellung von zwei zueinander kom­ plementären Sonotrodenkronen 54 dargestellt - doch in einem anderen Bearbeitungszustand als das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel.

Die beiden Präsonotrodenkronen 54 sind bereits auf den ihnen zugeordneten Sekundärsonotroden bzw. Sonotrodenhalb­ zeugen 18, 22 fixiert. Es müssen nur noch das Wachsmodell 46 entfernt und die beiden Sonotrodenkronen 54 voneinander getrennt werden. Der sich anschließende Verfahrensschritt des Angießens der Sonotrodenkronen 54 in der bereits ge­ nannten feuerfesten Form steht ebenfalls noch aus. In diesem Ausführungsbeispiel ist darüber hinaus das Wachs­ modell 46 in einem ersten Verfahrensschritt unmittelbar mittels der Knetmasse 49 auf der Sekundärsonotrode 18 lösbar fixiert worden.

Der in Fig. 5 gezeigte vertikale Querschnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4 zeigt ein kreiszylindrisches Aufnahme­ teil 40, das mit Linienkontakt auf den ebenfalls kreis­ zylindrischen Führungsstangen 38 aufliegt.

Fig. 6 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein geometrisches Modell einer Ultraschallbearbei­ tungsmaschine zur Herstellung zueinander komplementärer Sonotrodenkronen.

In diesem Ausführungsbeispiel werden die Aufnahmeteile 40, 41 in genau gleicher Weise an zwei einander gegenüberlie­ genden fixierten Halterungen 58 befestigt, wie die in Fig. 1 gezeigte Primärsonotrode 8 im dortigen Ultraschallgene­ rator 2.

Eine Primärsonotrode 8 kann im geometrischen Modell auch unmittelbar als Anlageteil 40 eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Ultraschallbearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mittels Ultraschall, mit
mindestens einer Ultraschallvorrichtung (2),
einer ersten, mit der Ultraschallvorrichtung (2) koppel­ baren Sonotrode (18), die in einem ersten Bearbeitungsschritt gegen das Werkstück (14) bewegbar ist, um dieses halbseitig zu bearbeiten,
einer Werkstückhalterung zum Halten der Werkstücks (14) während des ersten Bearbeitungsschritts,
einer zweiten Sonotrode (28) zur halbseitigen Bearbei­ tung des Werkstücks (14) von der gegenüberliegenden Werk­ stückseite in einem zweiten Bearbeitungsschritt, wobei die erste Sonotrode (18) als Halterung für das Werkstück (14) dient, dadurch gekennzeichnet, daß genau eine Ultraschallvorrichtung (2) vorgesehen ist, die für den ersten Bearbeitungsschritt mit der ersten (18) und für den zweiten Bearbeitungsschritt mit der zweiten So­ notrode (28) koppelbar ist.

2. Ultraschallbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ultraschallvorrichtung (2) sta­ tionär auf der einen Seite der Werkstückbearbeitungsposition angebracht ist.

3. Ultraschallbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallvorrichtung (2) aus einem Ultraschallgenerator mit angeschlossener Primärso­ notrode (8) besteht, auf die die Sonotroden (18, 28) auf­ steckbar sind.

4. Ultraschallbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Primärsonotrode (8) an ihrem werkstückseitigen Ende einen Zentrierkonus (31) und die So­ notroden (18, 28) an ihren dem Werkstück (14) abgewandten Seite einen entsprechenden Kegelstumpf aufweisen.

5. Ultraschallbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ultraschallvorrichtung (2) aus einem Ultraschallgenerator besteht, an den die Sonotroden (18, 28) unmittelbar ankoppelbar sind.

6. Ultraschallbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotrode (18, 28) bzw. die Primärsonotrode (8) alternativ oder zusätzlich zum Zen­ trierkonus mittels einer Schraubverbindung (4) an die Ultra­ schallvorrichtung (2) angekoppelt ist.

7. Ultraschallbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß an dem der Ultraschallvorrichtung (2) gegenüberliegenden Maschinenende eine Aufnahme (23) zur Fixierung und Justierung der im zweiten Bearbeitungsschritt als Halterung dienenden Sonotrode (18) vorgesehen sind.

8. Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mittels der Ultraschallbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Verfah­ rensschritte:
das zu bearbeitende Werkstück (14) wird mittels der Werkstückhalterung gehalten und die erste Sonotrode (18) wird an die Ultraschallvorrichtung (2) angekoppelt und in einem ersten Bearbeitungsschritt entlang einer Bearbeitungsachse (26) gegen das Werkstück (14) zu dessen halbseitiger Bearbei­ tung bewegt,
die erste Sonotrode (18) wird von der Ultraschallvor­ richtung (2) abgekoppelt und in einer gegenüberliegenden Auf­ nahme befestigt, während die zweite Sonotrode (28) mit der Ultraschallvorrichtung (2) gekoppelt wird, wobei die beiden Sonotroden (18, 28) zueinander ausgerichtet werden,
mittels der zweiten Sonotrode (28) erfolgt in einem zweiten Bearbeitungsschritt eine Fertigbearbeitung des Werk­ stücks (14), das dabei von der ersten Sonotrode (18) gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sonotrode (18) nach Beendigung des ersten Bearbei­ tungsschrittes zusammen mit dem im Formeingriff befindlichen Werkstück (14) von der Ultraschallvorrichtung (2) abgekoppelt und an der gegenüberliegenden Aufnahme (23) befestigt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (14) nach Beendigung des ersten Bearbeitungs­ schrittes von der ersten Sonotrode (18) getrennt wird und nach Befestigung der Sonotrode an der der Ultraschallvorrich­ tung (2) gegenüberliegenden Aufnahme (23) wieder in Formein­ griff mit dieser gebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 zur Bildung von Zahnkronen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonotroden bearbeitungsseitig Sonotrodenkronen (16, 20) aufweisen, deren freie Ränder der Äquatoriallinie der Zahnkrone entsprechen und die Sonotroden­ kronen (16, 20) zwischen beiden Bearbeitungsschritten durch Formschluß ihrer freien Ränder zueinander ausgerichtet wer­ den.