EP1170091B1 - Senkerwerkzeug - Google Patents

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EP1170091B1
EP1170091B1 EP01114535A EP01114535A EP1170091B1 EP 1170091 B1 EP1170091 B1 EP 1170091B1 EP 01114535 A EP01114535 A EP 01114535A EP 01114535 A EP01114535 A EP 01114535A EP 1170091 B1 EP1170091 B1 EP 1170091B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
intermediate piece
tool according
abrasive coating
chamfering tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01114535A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1170091A2 (de
EP1170091A3 (de
Inventor
Rainer Lübke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wendt GmbH
Original Assignee
Wendt GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Wendt GmbH filed Critical Wendt GmbH
Publication of EP1170091A2 publication Critical patent/EP1170091A2/de
Publication of EP1170091A3 publication Critical patent/EP1170091A3/de
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Publication of EP1170091B1 publication Critical patent/EP1170091B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B9/00—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor
    • B24B9/02—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground
    • B24B9/06—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B9/08—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain of glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/10—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with cooling provisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/18—Wheels of special form

Definitions

  • the present invention relates to a countersink tool according to the preamble of claim 1.
  • FR-A-2 013 231 is a combined drilling and milling tool according to the preamble of claim 1.
  • WO 98/57771 A describes a drilling tool for cutting a round hole, with a cylindrical tool neck of non-metallic Material.
  • the drilling tool consists of a cylindrical tube, which front with a cutting surface or The like is provided.
  • the plastic adapter serves practically as a coupling between the work spindle and the abrasive coating and consumes the occurring vibration excitations, so to speak within of its own volume, as it is compared to the other at the Oscillation movement involved machine and tool components is relatively flexible. Nevertheless, that will be Plastic spacer at best in the elastic range deform, since it consists of a pressure-resistant plastic, which always withstands the feed forces.
  • suitable Plastic can be considered Bakelite, for example.
  • materials such as rubber, polyamide, PTFE (polytetrafluoroethylene) are and others conceivable.
  • a basic principle of the invention is based on Considering that by the internal damping of the plastic the machine tool, in particular the spindle carrier and the tool spindle is significantly less bending under the present feed forces, since a part of the respective Feed of elastic deformation of the plastic intermediate piece recorded and consumed there.
  • the Plastic adapter should be used in industrial Range of channels interspersed to be communicating Flow connection between a usually axial Produce inflow channel and the abrasive coating.
  • the invention avoids, among other things, a floating of the diamond coating, which comes about during processing, that small and smallest chips of glass removal add to the coating. These chips practically fill the spaces between the chips Diamonds off and stick to the surface of the tool, so that the diamond tips practically no longer in the production the reduction can be involved. This condition will Usually not detected by the machine tools, so that the feed drive despite reduced grinding ability of Abrasive lining continues to run.
  • the resulting high pressures can in conjunction with the elasticity not designed for this type of operation the machines trigger the feared vibrations.
  • the abrasive coating can be added between the spaces do not free the grinding diamond on its own, so that this operating condition is extremely unpleasant.
  • the plastic adapter gives according to its pressure-elastic properties and thus enables the release of the removal.
  • the invention also takes into account the Course of the diamond sharpness over the life of the tool.
  • Another advantage of the invention is the adaptability to different head angle of the countersink tool. This is understood to mean the cone angle with which the Tool head faces the workpiece and its apex lies on the geometric axis of rotation of the countersink tool.
  • This head angle can be in the range between 0 ° and 180 ° lie and thus an almost arbitrary value within this Take limits. In such countersinking tools separates However, a head angle of 0 ° as well as a head angle of 180 °.
  • the head angle is in the range between about 30 ° to about 130 °, preferably at about 120 °, provided that subsidence manufacture for the above-mentioned fastening systems want.
  • a preferred embodiment differentiates the invention in two embodiments.
  • the plastic spacer forms the tool head and sits centered on the front End of the tool neck.
  • This embodiment provides the advantage that the tool head, which a relatively large distance to the tool spindle takes, consists of the lightweight plastic material and thus the countersink tool only to small vibration amplitudes stimulates.
  • the invention can also be used on a combination tool, in which in front of the counterbore a drill section is provided for the preparation of the cylindrical bore in Workpiece. Immediately thereafter sets without tool change the Countersink part on the workpiece to the intended depth reduction manufacture.
  • This bowl-shaped body can be made by a sintering process be prepared.
  • the figures show a countersinking tool 1 for the production of conical recesses 13 on cylindrical bores 12 in Glass panes 10.
  • a glass sheet 10 is located on a below of the countersink tool 1 located support 11 and is held there properly while the countersink tool 1 rotating about the (here) vertical axis of rotation the glass sheet 10 is lowered.
  • a portion of the bore 12 remains straight cylindrical, while the reduction 13 executed as so-called depth reduction becomes. These are to be understood as subsidence, their insertion depth in the glass sheet 10 is significantly larger than it alone necessary for a deburring of the cylindrical bore 12 would.
  • Such countersinking tool has a tool neck 6, the end in the tool holder of a drive spindle a machine tool 4 is clamped against rotation. On the Drive motor 3, the work spindle 2 is rotated. This rotational movement is optionally via a suitable Coupling end as a rotary motion in the tool neck 6 introduced there, where the drive end 5 is marked.
  • the tool neck 6 has a tool head 7, which is equipped with a conical head angle 8 is.
  • the tool head 7 has a conical inclined surface, where the abrasive pad 9 is attached. through This abrasive pad 9 is at a corresponding feed of the Countersink tool 1 in the direction of the glass pane 10, the depth reduction 13 central and concentric with the straight cylindrical Bore 12 introduced from one side.
  • coolant supply 26 is effected by a Axial channel, which the tool neck 6 to the tool head. 7 interspersed and there in a channel system 16a, b, c, d passes, which opens in the region of the abrasive pad 9 on the tool head.
  • the axial inflow passage 17 passes through the tool neck central to the axis of rotation, so that the coolant supply 26 is constantly communicating with the abrasive coating.
  • the plastic spacer 14 follows in principle the head shape, which is defined by the apex 15 and has corresponding rotary drivers over which it rotatably connected to the drive spindle 2 is connected.
  • a peripheral screw 27 in the embodiments according to. Fig.1, 3 and 5, by means of which the plastic intermediate piece 14 on the head side is posted on the tool neck 6.
  • the circumferential screw connection 27 sits with a thread in a corresponding Tapped hole of the plastic spacer 14 and engages with a tapered pointed screw head corresponding recesses at the lower end of the tool neck 6 positively, so that the drive torque of the drive motor 3 directly into the plastic spacer 14th can be initiated.
  • the rotary driver realized by a possible circumferential adhesive joint 28, between the plastic spacer 14 and the Pads of the tool neck is formed.
  • the plastic spacer 14 therefore forms a rotationally symmetrical solid component, which is abrasive coating side the conical head shape of the countersink tool and which Tool side of the associated rotationally symmetric Training the straight-cylindrical tool neck follows.
  • the material accumulation of the plastic intermediate piece 14 for the consumption of periodically recurring Forces and moments are used, which may be by the natural vibration behavior of the entire arrangement between Adjust machine tool 4 and workpiece 10.
  • the plastic spacer 14 with respect the force acting in the direction of the cone tip 15 feed forces pressure resistant and also has good internal damping properties on.
  • At least the plastic spacer 14 is such pressure resistant, that under the given feed forces during manufacture the depth reduction of the abrasive coating 9 substantially only subjected to compressive forces and therefore no elastic Deformations of the plastic spacer in the active area Must follow grinding zone.
  • the figures show plastic spacers 14, which are interspersed by channels 10 and 16a to d. This is necessary if you want a communicating flow connection between the abrasive coating 9 and the axial inflow channel 26 create the active grinding zone always and continuously to supply with cooling liquid.
  • the axial opens Inflow channel 14 additionally in a central distribution space 18, from which the radial channels 16a start up to 16d into the corresponding outlet openings in the Continue with abrasive coating 9.
  • FIG. 2 shows a segmentation of the abrasive coating 9 in (here) four equally sized ring segments, which from respective recess grooves 19 are interrupted.
  • the recessed grooves 19 open the respective radial Channels 16a to d, so that the cooling liquid of the head shape following the plastic spacer 14 over the entire can distribute active grinding zone.
  • recessed grooves 19 are in the direction of the countersinking tool 1 limited by the material of the plastic spacer and through the adjacent walls of each the conical head of the plastic spacer 14 applied and mutually adjacent ring segments of Abrasive coating 9.
  • the figures show countersink tools with head angles, which are smaller than 180 ° and larger than 0 °.
  • the head angle is approximately 90 °.
  • head angle 8 which clearly has no face plates with a Angle of 180 ° and no straight-cylindrical discs are at an angle of 0 °.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment which the plastic spacer 14 the tool head. 7 forms and centered on the front end of the tool neck. 6 is scheduled.
  • the centering consists of a pairing of central Projection 20 and associated central recess 21st on the tool head or tool neck. It is the Depth 23 of the projection 20 is less than the depth 24 of the recess 21, so that the central distribution chamber 18 also at completely deep set intermediate piece 14 is formed automatically.
  • the related distribution channels 16a to 16d can consequently mounted alone in the plastic spacer 14 be because the immersion depth 22 between projection 20 and recess 21 is less than the available depth 24 of the recess 21st
  • the immersion depth 22 of the projection 20 is in the recess 21 is limited by a depth stop so that the central distribution space 18 is created, which on both sides of the abrasive pad 9 as well as on the side of the tool neck 6 communicates with a channel system for cooling fluid.
  • the depth stop is by a Ring paragraph formed on the tool neck 6, against which the annular end face of the plastic intermediate piece 14 under Tightening of the compression fitting 27 held pressure-resistant.
  • the channel system 16a to 16d on the side of the abrasive coating 9 in at least two to lead to different radii. This requirement is made possible by the basically conical tool head. All distribution channels 16a to 16d should be in the range the recessed grooves 19 on the top surface of the plastic spacer 14 lead.
  • FIGS. 3 and 4 show a development, in which both the plastic spacer 14 as also the tool neck 6 made of plastic.
  • Fig.3 consists of Tool neck 6 made of a plastic other than the plastic adapter 14.
  • the attachment between plastic spacer 14 and tool neck 6 corresponds to the construction according to Fig.1.
  • plastic spacer 14 the entire countersink tool one-piece and one-piece made of plastic and can therefore be referred to as plastic spacer 14 become.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment, in which the tool neck 6, the entire plastic spacer 14 in the direction of the apex 15 interspersed and this towered over a piece.
  • the tool neck 6 forms a straight ring cylinder, which at the end face an abrasive Covering z. B. is sintered. Do you do that? Tool towards a glass plate 10, so will first once the straight cylindrical hole drilled, which subsequently from the subordinate countersink tool with the countersink is provided.
  • the coating on the Glued on plastic spacer In all embodiments, the coating on the Glued on plastic spacer. To this end Two-component or hot-melt adhesives could be used.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Senkerwerkzeug nach Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Senkerwerkzeuge sind bekannt (siehe z.B. Prospekt Wendt GmbH).
Aus der FR-A-2 013 231 ist ein kombiniertes Bohr- und Fräswerkzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Die WO 98/57771 A beschreibt ein Bohrwerkzeug zum Schneiden eines runden Lochs, mit einem zylindrischen Werkzeughals aus nicht-metallischem Material. Das Bohrwerkzeug besteht dabei aus einem zylindrischem Rohr, welches frontseitig mit einem Schneidbelag oder dergleichen versehen ist.
Mit derartigen Senkerwerkzeugen werden zylindrisch gebohrte Löcher an Glasscheiben von einer Seite kommend kegelförmig erweitert um anschließend eine an die Kegelkontur angepaßte Befestigung an diesen tiefgesenkten Löchern anzubringen. Derartige Befestigungssysteme sind bekannt unter anderem unter den Bezeichnungen Multipoint®, Multiplex® ....
Dabei dienen die konisch angesenkten Zonen der Löcher auch der zentrierten Aufnahme der Befestigungsvorrichtungen. Diese Tiefensenkungen sind daher zu unterscheiden von Senkungen, die allenfalls dem Entgraten zylindrischer Bohrungen dienen.
Daher müssen derartige Senkerwerkzeuge ein gehöriges Stück tief in das Material der Glasscheibe hineingefahren werden, um die gewünschte Tiefensenkung mit den erforderlichen Festigkeitseigenschaften zu erzielen.
Üblicherweise werden derartige Glasscheiben über mehrere derartige Befestigungslöcher befestigt, so daß mit zunehmender Anzahl der in der Glasscheibe vorgesehenen Befestigungslöcher auch der Kostenfaktor im Falle von Glasbruch zunimmt.
Auch wenn heute üblicherweise CNC-Maschinen für die Fertigung dieser Befestigungslöcher verwendet werden, darf nicht übersehen werden, daß im Falle von Glasbruch alle vorher oder gleichzeitig durchgeführten Bearbeitungsschritte am Werkstück zunichte gemacht werden.
Diese Gefahr wird um so größer, je mehr derartige Senkerwerkzeuge im Bearbeitungsbetrieb zu unkontrollierten Schwingungen tendieren.
Derartige unkontrollierte Schwingungen können zu unkontrolliertem Aufschwingen oder zu einer Ratterbewegung der Senkerwerkzeuge am Werkstück führen. Da üblicherweise die Befestigungslöcher im Randbereich des Glasmaterials eingebracht werden, ist die Gefahr des Glasbruchs durch unkontrolliertes Schwingverhalten der Getriebekette zwischen Werkzeugspindel und Schleifbelag durchaus beachtlich.
Die möglichen Ursachen für dieses Schwingungsverhalten sind vielfältig. Sie sollen deshalb nur beispielhaft aufgeführt werden:
  • relativ große auskragende Längen zwischen der Werkzeugspindel und dem Werkzeugkopf,
  • große Hebellängen zwischen Spindelachse und Vorschubverfahrschlitten,
  • zu geringe Antriebsleistungen der Werkzeugspindel,
  • zu geringe Steifigkeit des Maschinengestells.
Die so entstehenden Relativbewegungen zwischen dem Schleifbelag und dem Werkstück sind praktisch unkontrollierbar. Dies liegt unter anderem daran, daß die gesamte Werkzeugmaschine einschließlich Werkstück und Arbeitsspindel zusammen mit dem Senkerwerkzeug ein System aus vorwiegend elastischen Materialien ist, welches sich durch die permanente Anregung im Betrieb durchaus zu beachtlichen Schwingungsamplituden aufschaukeln kann.
Durch die große Verbreitung derartiger Werkzeugmaschinen ist es auch praktisch unmöglich, entsprechende Gegenmaßnahmen am schwingungsfähigen System der Werkzeugmaschine vorzusehen, so daß sich letztlich die Aufgabe der Erfindung darin stellt, die bekannten Senkerwerkzeuge so zu verbessern, daß die Tendenz zu Schwingungen beziehungsweise zum Rattern und damit die Tendenz zum Glasbruch deutlich geringer wird.
Diese Aufgabe wird bei dem bekannten Senkerwerkzeug gelöst, durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 1.
Aus der Erfindung ergibt sich der Vorteil, daß unter Beibehalt der bisherigen Werkzeugmaschinen, der Werkzeugaufnahmen und der gesamten Peripherie und unter Beibehalt üblicher Produktionsgeschwindigkeiten die Produktionsausbeute zunimmt.
Dieser Vorteil wird dadurch erreicht, daß die unvermeidlichen Schwingungsbewegungen durch kurzfristige elastische Verformungen des Kunststoffzwischenstücks aufgezehrt und im Kunststoffzwischenstück abgedämpft werden. Deshalb verringert sich die Tendenz zu selbsterregten Schwingungsbewegungen, die zwangsläufig durch die fortlaufend angetriebene Drehbewegung des Senkerwerkzeugs ständig neu entstehen.
Das Kunststoffzwischenstück dient praktisch als Kupplung zwischen der Arbeitsspindel und dem Schleifbelag und zehrt die auftretenden Schwingungsanregungen sozusagen innerhalb des eigenen Volumens auf, da es gegenüber den weiteren an der Schwingungsbewegung beteiligten Maschinen- und Werkzeugkomponenten relativ biegeweich ist. Gleichwohl wird sich das Kunststoffzwischenstück allenfalls im elastischen Bereich verformen, da es aus einem druckfesten Kunststoff besteht, welcher den Vorschubkräften allemal standhält. Als geeigneter Kunststoff kann beispielsweise Bakelit angesehen werden. Gleichwohl sind Materialien wie Gummi, Polyamid, PTFE (Polytetrafluoräthylen) und andere denkbar.
Für die vorliegende Erfindung kommt es auch nicht auf die Nachgiebigkeit des Schleifbelags am Senkerwerkzeug an, so daß ohne weiteres ein Kunststoff höchster Druckfestigkeit gewählt werden kann.
Dies gilt insbesondere unter der Überlegung, daß derartige Senkerwerkzeuge im industriellen Herstellungsverfahren derartiger Glasscheiben Verwendung finden sollen.
Dabei beruht ein Grundprinzip der Erfindung auf der Überlegung, daß sich durch die innere Dämpfung des Kunststoffs die Werkzeugmaschine, insbesondere der Spindelträger und die Werkzeugspindel deutlich weniger Aufbiegen wird unter den vorliegenden Vorschubkräften, da ein Teil des jeweiligen Vorschubs von einer elastischen Verformung des Kunststoffzwischenstücks aufgenommen und dort aufgezehrt wird.
Dieser Vorgang spielt sich innerhalb des elastischen Schwingverhaltens auch der Werkzeugspindel fortlaufend ab, so daß auch Schwingungsbewegungen aus der Werkzeugmaschine selbst über das Kunststoffzwischenstück eingefangen und dort aufgezehrt werden.
Dabei macht man sich die inneren Dämpfungseigenschaften des Kunststoffs im Umfang der elastischen Verformungen von Werkzeugmaschine, Werkzeugträger und Werkzeug zunutze, da infolge der Erfindung eine relativ zu den sonstigen Materialien in der Getriebekette zwischen Werkzeugmaschine und Werkstück druck- und biegeweiche Zone über das Kunststoffzwischenstück bereitgestellt ist, in welcher etwaige Schwingungsbewegungen in Formänderungsarbeit umgesetzt werden, die letztlich zwar zu einer möglichen Erwärmung des Kunststoffzwischenstücks führen, betrachtet auf das Gesamtsystem jedoch als Dissipation anzusehen sind.
Somit tritt auch in den Grenzbereichen der Resonanzfrequenzen eine relativ starke innere Dämpfung auf, die innerhalb des gesamten schwingungsfähigen Systems verbleibt. Dabei ist der Aufwand für die Erfindung, gemessen am Fortschritt, äußerst gering.
Prinzipiell genügt es, ein Kunststoffzwischenstück in die Antriebskette zwischen der Antriebswelle und dem Schleifbelag vorzusehen, über welches das vollständige Drehmoment des Antriebsmotors zum Schleifbelag übertragen wird. Das Kunststoffzwischenstück sollte zur Verwendung im industriellen Bereich von Kanälen durchsetzt sein, um eine kommunizierende Strömungsverbindung zwischen einem üblicherweise axialen Zuströmkanal und dem Schleifbelag herzustellen. Die Erfindung vermeidet unter anderem ein Aufschwimmen des Diamantbelages, der während der Bearbeitung dadurch zustande kommt, daß kleine und kleinste Späne des Glasabtrags dem Belag zusetzen. Diese Späne füllen praktisch die Zwischenräume der Diamanten aus und haften auf der Oberfläche des Werkzeugs, so daß die Diamantspitzen praktisch nicht mehr an der Herstellung der Senkung beteiligt werden können. Dieser Zustand wird üblicherweise von den Werkzeugmaschinen nicht erfaßt, so daß der Vorschubantrieb trotz verminderter Schleiffähigkeit des Schleifbelages weiterläuft.
Die dadurch entstehenden hohen Drücke können in Verbindung mit der für diesen Betriebsfall nicht ausgelegten Elastizität der Maschinen die befürchteten Schwingungen auslösen.
Der Schleifbelag kann die zugesetzten Zwischenräume zwischen den Schleifdiamanten nicht selbstständig befreien, so daß dieser Betriebszustand äußerst unangenehm ist.
Hier schafft die Erfindung Abhilfe. Das Kunststoffzwischenstück gibt entsprechend seiner druckelastischen Eigenschaften nach und ermöglicht so die Freigabe des Abtrags.
Darüber hinaus berücksichtigt die Erfindung auch den Verlauf der Diamantschärfe über die Standzeit des Werkzeugs.
Durch das leichte Nachgeben des Grundkörpers bleibt die Anfangsschärfe des Diamantbelags über einen langen Zeitraum erhalten. Das druckelastische System stellt sich im Prinzip auf die Anforderungen des Werkstücks ein, so daß der Diamantbelag eine optimale Schärfe einnehmen wird.
Dabei hat sich gezeigt, daß mit der Erfindung ausgestattete Senkerwerkzeuge bis zum Ende der Standzeit keiner Nachschärfung bedurften. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Kopfwinkel des Senkerwerkzeugs. Hierunter wird der Kegelwinkel verstanden, mit welchem der Werkzeugkopf dem Werkstück zugewandt ist und dessen Scheitel auf der geometrischen Drehachse des Senkerwerkzeugs liegt.
Dieser Kopfwinkel kann im Bereich zwischen 0° und 180° liegen und damit einen nahezu beliebigen Wert innerhalb dieser Grenzen einnehmen. Bei derartigen Senkerwerkzeugen scheidet allerdings ein Kopfwinkel von 0° ebenso aus wie ein Kopfwinkel von 180°.
Bevorzugt liegt der Kopfwinkel im Bereich zwischen etwa 30° bis etwa 130°, bevorzugt bei etwa 120°, sofern man Senkungen für die eingangs genannten Befestigungssysteme herstellen will.
Prinzipiell differenziert sich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in zwei Ausführungsformen.
Bei der ersten Ausführungsform bildet das Kunststoffzwischenstück den Werkzeugkopf und sitzt zentriert am vorderen Ende des Werkzeughalses.
Diese Ausführungsform bildet den Vorteil, daß der Werkzeugkopf, welcher einen relativ großen Abstand zur Werkzeugspindel einnimmt, aus dem leichten Kunststoffmaterial besteht und somit das Senkerwerkzeug lediglich zu kleinen Schwingungsamplituden anregt.
Zur Zentrierung zwischen Kunststoffzwischenstück und Werkzeughals kann eine Paarung von zentralem Vorsprung und zugehöriger zentraler Ausnehmung an Werkzeugkopf bzw. Werkzeughals vorgesehen sein. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die alternative Ausführungsform sieht vor, daß sowohl Kunststoffzwischenstück als auch Werkzeughals jeweils aus Kunststoff bestehen. Abhängig von den jeweiligen Werkzeugbeanspruchungen können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Gleichfalls ist eine einstückige und einteilige Ausführungsform denkbar.
Die Erfindung läßt sich auch an einem Kombiwerkzeug einsetzen, bei welchem vor dem Senkerteil ein Bohrerabschnitt vorgesehen ist zur Herstellung der zylindrischen Bohrung im Werkstück. Unmittelbar danach setzt ohne Werkzeugwechsel das Senkerteil am Werkstück an, um die beabsichtigte Tiefensenkung herzustellen.
Insbesondere wenn das Kunststoffzwischenstück den Werkzeugkopf bildet, hat sich ein am Kunststoffzwischenstück aufgeklebter Schleifbelag bewährt. Dabei kann es sich ohne weiteres um einen schalenförmigen Körper handeln, der über einen geeigneten druckfesten und wärmebeständigen Kleber hoher Scherfestigkeit mit dem Werkzeugkopf aus Kunststoff verbunden ist.
Dieser schalenförmige Körper kann durch ein Sinterverfahren hergestellt sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig.1
ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig.1a
Darstellung der Kopfwinkelgeometrie,
Fig.2
Aufsicht auf die Spitze eines Senkerwerkzeugs gemäß Fig.1,
Fig.3
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem zweiteiligen Senkerwerkzeug aus Kunststoffmaterialien,
Fig.4
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem einstückigen Senkerwerkzeug aus Kunststoff,
Fig.5
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit vorgeordnetem Bohrabschnitt.
Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.
Die Figuren zeigen ein Senkerwerkzeug 1 zur Herstellung von konischen Ansekungen 13 an zylindrischen Bohrungen 12 in Glasscheiben 10.
Zu diesem Zweck liegt eine Glasscheibe 10 auf einer unterhalb des Senkerwerkzeugs 1 befindlichen Auflage 11 und wird dort in geeigneter Weise gehalten, während das Senkerwerkzeug 1 um die (hier) vertikale Drehachse rotierend auf die Glasscheibe 10 herabgelassen wird.
Ein Teil der Bohrung 12 verbleibt geradzylindrisch, während die Senkung 13 als sogenannte Tiefensenkung ausgeführt wird. Hierunter sind Senkungen zu verstehen, deren Einbringtiefe in der Glasscheibe 10 deutlich größer ist als es allein für eine Entgratung der zylindrischen Bohrung 12 notwendig wäre.
Derartiges Senkerwerkzeug besitzt einen Werkzeughals 6, der endseitig in die Werkzeugaufnahme einer Antriebsspindel einer Werkzeugmaschine 4 drehfest eingespannt wird. Über den Antriebsmotor 3 wird die Arbeitsspindel 2 in Drehung versetzt. Diese Drehbewegung wird gegebenenfalls über eine geeignete Kupplung endseitig als Drehbewegung in den Werkzeughals 6 dort eingeleitet, wo das Antriebsende 5 markiert ist.
Am anderen Ende weist der Werkzeughals 6 einen Werkzeugkopf 7 auf, welcher mit einem kegelförmigen Kopfwinkel 8 ausgestattet ist.
Dort besitzt der Werkzeugkopf 7 eine konische Schrägfläche, an welcher der Schleifbelag 9 angebracht ist. Mittels dieses Schleifbelags 9 wird bei entsprechendem Vorschub des Senkerwerkzeugs 1 in Richtung zur Glasscheibe 10 die Tiefensenkung 13 zentral und konzentrisch zur geradzylindrischen Bohrung 12 von einer Seite eingebracht.
Ergänzend erfolgt die Kühlmittelzufuhr 26 durch einen Axialkanal, welcher den Werkzeughals 6 bis zum Werkzeugkopf 7 durchsetzt und dort in ein Kanalsystem 16a,b,c,d übergeht, das im Bereich des Schleifbelags 9 am Werkzeugkopf mündet.
Dabei durchsetzt der axiale Zuströmkanal 17 den Werkzeughals zentral zur Drehachse, so daß die Kühlmittelzufuhr 26 ständig mit dem Schleifbelag kommunizierend verbunden ist.
Wesentlich ist nun, daß der Schleifbelag 9 über ein Kunststoffzwischenstück 14 drehfest mit der Antriebsspindel 2 verbunden ist und daß das Kunststoffzwischenstück 14 bezüglich der in Richtung zur Kegelspitze 15 wirkenden Vorschubkräfte druckfest ist und zusätzlich gute innere Dämpfungseigenschaften aufweist.
Das Kunststoffzwischenstück 14 folgt dabei prinzipiell der Kopfform, welche durch die Kegelspitze 15 festgelegt ist und weist entsprechende Drehmitnehmer auf, über welche es drehfest mit der Antriebsspindel 2 verbunden ist.
Zu diesem Zweck dient - beispielsweise - eine Umfangsverschraubung 27 bei den Ausführungsbeispielen gem. Fig.1, 3 und 5, mittels welcher das Kunststoffzwischenstück 14 kopfseitig an den Werkzeughals 6 angeschlagen ist. Die Umfangsverschraubung 27 sitzt mit einem Gewinde in einer entsprechenden Gewindebohrung des Kunststoffzwischenstücks 14 und greift mit einem kegelförmig angespitzten Schraubenkopf in entsprechende Ausnehmungen am unteren Ende des Werkzeughalses 6 formschlüssig ein, so daß das Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors 3 unmittelbar in das Kunststoffzwischenstück 14 eingeleitet werden kann.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Drehmitnehmer durch eine möglichst umlaufende Klebefuge 28 realisiert, die zwischen dem Kunststoffzwischenstück 14 und den Anschlußflächen des Werkzeughalses ausgebildet ist.
Das Kunststoffzwischenstück 14 bildet daher ein rotationssymetrisches massives Bauteil, welches schleifbelagseitig der kegelförmigen Kopfform des Senkerwerkzeugs und welches werkzeughalsseitig der zugeordneten rotationssymetrischen Ausbildung des geradzylindrischen Werkzeughalses folgt.
Dabei wird die Materialansammlung des Kunststoffzwischenstücks 14 zur Aufzehrung von periodisch wiederkehrenden Kräften und Momenten verwendet, welche sich gegebenenfalls durch das Eigenschwingverhalten der gesamten Anordnung zwischen Werkzeugmaschine 4 und Werkstück 10 einstellen.
Zu diesem Zweck ist das Kunststoffzwischenstück 14 bezüglich der in Richtung zur Kegelspitze 15 wirkenden Vorschubkräfte druckfest und weist zusätzlich gute innere Dämpfungseigenschaften auf.
Zumindest ist das Kunststoffzwischenstück 14 derart druckfest, daß unter den gegebenen Vorschubkräften beim Herstellen der Tiefensenkung der Schleifbelag 9 im wesentlichen nur Druckkräften ausgesetzt ist und daher keinen elastischen Verformungen des Kunststoffzwischenstücks im Bereich der aktiven Schleifzone folgen muß.
Dies wird durch einen Kunststoff erreicht, der gegebenenfalls unter Druckbelastung im wesentlichen unnachgiebig ist und dies auch unter den bei der Herstellung der Tiefensenkung auftretenden Erwärmungen bleibt.
Als geeignete Materialien können neben Gummi mit entsprechend hohen Shorehärtegraden auch Polyamid oder Polytetrafluoräthylen oder vergleichbare Kunststoffe Verwendung finden.
Gerade diese Materialien sind zum Nutzen der Erfindung praktisch unnachgiebig, zudem aber relativ leicht und besitzen außerdem Dämpfungseigenschaften bei periodisch auftretenden Kräften und Momenten.
Ergänzend zeigen die Figuren Kunststoffzwischenstücke 14, die von Kanälen 10 und 16a bis d durchsetzt sind. Dies ist notwendig, will man eine kommunizierende Strömungsverbindung zwischen dem Schleifbelag 9 und dem axialen Zuströmkanal 26 schaffen, um die aktive Schleifzone stets und kontinuierlich mit Kühlflüssigkeit zu versorgen.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen mündet der axiale Zuströmkanal 14 zusätzlich in einen zentralen Verteilerraum 18, von welchem ausgehend sich die radialen Kanäle 16a bis 16d bis in die entsprechenden Austrittsöffnungen im Schleifbelag 9 fortsetzen.
Zusätzlich zeigt Fig.2 eine Segmentierung des Schleifbelags 9 in (hier) vier gleichgroße Ringsegmente, welche von jeweiligen Vertiefungsnuten 19 unterbrochen sind. Auf dem Boden der Vertiefungsnuten 19 münden die jeweiligen radialen Kanäle 16a bis d, so daß sich die Kühlflüssigkeit der Kopfform des Kunststoffzwischenstücks 14 folgend über die gesamte aktive Schleifzone verteilen kann.
Diese Vertiefungsnuten 19 werden in Richtung zum Senkerwerkzeug 1 begrenzt durch das Material des Kunststoffzwischenstücks und durch die jeweils angrenzenden Wände der auf den kegelförmigen Kopf des Kunststoffzwischenstücks 14 aufgebrachten und zueinander benachbarten Ringsegmente des Schleifbelags 9.
Dabei ist der zentrale Anschluß der Verteilkanäle 16a bis 16d an den axialen Zuströmkanal 17 von Bedeutung. Über den zentralen Verteilerraum 18 wird eine gleichmäßige Versorgung aller Verteilkanäle 16a bis 16d erzielt, wobei es prinzipiell genügt, die Verteilkanäle 16a bis 16d an den zentralen Verteilerraum 18 anzuschließen. Ein zusätzlicher Anschluß an den axialen Zuströmkanal 17, wie gezeigt, ist nicht unbedingt nötig.
Ferner zeigen die Figuren Senkerwerkzeuge mit Kopfwinkeln, die kleiner als 180° und größer als 0° sind. In den gezeigten Ausführungsbeispielen beträgt der Kopfwinkel etwa 90°.
In jedem Falle jedoch soll die Erfindung gerichtet sein auf Kopfwinkel 8, die eindeutig keine Planscheiben mit einem Winkel von 180° und auch keine geradzylindrischen Scheiben mit einem Winkel von 0° sind.
Darüber hinaus zeigt Fig.1 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem das Kunststoffzwischenstück 14 den Werkzeugkopf 7 bildet und zentriert an das vordere Ende des Werkzeughalses 6 angesetzt ist.
Hier besteht die Zentrierung aus einer Paarung von zentralem Vorsprung 20 und zugehöriger zentraler Ausnehmung 21 am Werkzeugkopf beziehungsweise Werkzeughals. Dabei ist die Tiefe 23 des Vorsprungs 20 geringer als die Tiefe 24 der Ausnehmung 21, so daß der zentrale Verteilerraum 18 auch bei vollständig tief angesetzem Zwischenstück 14 automatisch entsteht.
Die diesbezüglichen Verteilkanäle 16a bis 16d können folglich allein im Kunststoffzwischenstück 14 angebracht sein, da die Eintauchtiefe 22 zwischen Vorsprung 20 und Ausnehmung 21 geringer ist als die zur Verfügung stehende Tiefe 24 der Ausnehmung 21.
Folglich ist die Eintauchtiefe 22 des Vorsprungs 20 in der Ausnehmung 21 durch einen Tiefenanschlag so begrenzt, daß der zentrale Verteilerraum 18 entsteht, der sowohl auf Seiten des Schleifbelags 9 als auch auf der Seite des Werkzeughalses 6 mit je einem Kanalsystem für Kühlflüssigkeit kommuniziert.
Im vorliegenden Fall wird der Tiefenanschlag durch einen Ringabsatz am Werkzeughals 6 gebildet, gegen welchen die ringförmige Stirnfläche des Kunststoffzwischenstücks 14 unter Anzug der Umfangverschraubung 27 druckfest gehalten.
Zur besseren Verteilung der Kühlflüssigkeit im Bereich der aktiven Schleifzone kann vorgesehen sein, das Kanalsystem 16a bis 16d auf Seiten des Schleifbelags 9 in wenigstens zwei unterschiedlichen Radien münden zu lassen. Diese Forderung wird ermöglicht durch den grundsätzlich kegelförmigen Werkzeugkopf. Dabei sollten alle Verteilkanäle 16a bis 16d im Bereich der Vertiefungsnuten 19 auf der Kopffläche des Kunststoffzwischenstücks 14 münden.
Ergänzend hierzu zeigen die Fig.3 und 4 eine Weiterbildung, bei welcher sowohl das Kunststoffzwischenstück 14 als auch der Werkzeughals 6 aus Kunststoff bestehen.
Im Falle des Ausführungsbeispiels gem. Fig.3 besteht der Werkzeughals 6 aus einem anderen Kunststoff als das Kunststoffzwischenstück 14. Die Befestigung zwischen Kunststoffzwischenstück 14 und Werkzeughals 6 entspricht der Konstruktion gemäß Fig.1.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 ist das gesamte Senkerwerkzeug einteilig und einstückig aus Kunststoff hergestellt und kann daher als Kunststoffzwischenstück 14 bezeichnet werden.
Ergänzend hierzu zeigt Fig.5 ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der Werkzeughals 6 das gesamte Kunststoffzwischenstück 14 in Richtung zur Kegelspitze 15 durchsetzt und diese ein Stück überragt. Dort bildet der Werkzeughals 6 einen geraden Ringzylinder, welchem an der Stirnfläche ein abrasiver Belag z. B. angesintert ist. Führt man derartiges Werkzeug in Richtung auf eine Glasscheibe 10, so wird zunächst einmal das geradzylindrische Loch gebohrt, welches anschließend von dem nachgeordneten Senkerwerkzeug mit der Tiefensenkung versehen wird.
In allen Ausführungsbeispielen kann der Belag auf das Kunststoffzwischenstück aufgeklebt sein. Zu diesem Zweck könnten Zweikomponenten- oder Heißkleber verwendet werden.
Da das Kunststoffzwischenstück unter den hier auftretenden Belastungen praktisch unnachgiebig ist, können ohne weiteres gesinterte Beläge verwendet werden, die sich durch hohe Standfestigkeit auszeichnen.

Claims (15)

  1. Senkerwerkzeug (1) zur Herstellung von konischen Ansenkungen (13) an zylindrischen Bohrungen (12) in Glasscheiben (10) mit einem endseitig in die Werkzeugaufnahme einer Werkzeugmaschine (4) einzuspannenden Werkzeughals (6), der anderenends einen daran befindlichen Werkzeugkopf (7) mit kegelförmigem Kopfwinkel (8) aufweist, an dessen Schrägfläche der Schleifbelag (9) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifbelag (9) über ein Kunststoffzwischenstück (14) drehfest mit der Antriebsspindel (2) verbunden ist und daß das Kunststoffzwischenstück (14) bezüglich der in Richtung zur Kegelspitze (15) wirkenden Vorschubkräfte druckfest ist und zusätzlich gute innere Dämpfungseigenschaften aufweist, daß das Kunststoffzwischenstück (14) von Kanälen (17, 16a bis d) durchsetzt ist, die eine kommunizierende Strömungsverbindung zwischen dem Schleifbelag (9) und einem axialen Zuströmkanal (26) schaffen, welcher mit Kühlflüssigkeit versorgt wird, daß die radialen Vertiefungen Vertiefungsnuten (19) sind, welche den Schleifbelag (9) in Richtung zum Kunststoffzwischenstück (14) durchsetzen, und daß die Verteilkanäle (16a bis d) in radialen Vertiefungen des Schleifbelags (9) enden, wobei das Kunststoffzwischenstück 14 dabei prinzipiell der Kopfform folgt, welche durch die Kegelspitze 15 festgelegt ist und entsprechende Drehmitnehmer aufweist, über welche es drehfest mit der Antriebsspindel 2 verbunden ist.
  2. Senkerwerkzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (16a bis d,17) mit einem zentralen Verteilerraum (18) kommunizieren und sich von dort radial bis zum Schleifbelag (9) fortsetzen.
  3. Senkerwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfwinkel (8) kleiner als 180° und größer als 0° ist.
  4. Senkerwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfwinkel größer als 110° und kleiner als 130° ist.
  5. Senkerwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffzwischenstück (14) den Werkzeugkopf (7) bildet und zentriert an das vordere Ende des Werkzeughalses (6) angesetzt ist.
  6. Senkerwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung aus einer Paarung von zentralem Vorsprung (20) und zugehöriger zentraler Ausnehmung (21) am Werkzeugkopf (7) bzw. Werkzeughals (6) ist.
  7. Senkerwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintauchtiefe (22) des Vorsprungs (20) in der Ausnehmung (21) durch einen Tiefenanschlag so begrenzt ist, daß ein zentraler Verteilerraum (18) entsteht, der sowohl auf Seiten des Schleifbelags (9) als auch auf Seiten des Werkzeughalses (6) mit je einem Kanalsystem (17;16a bis d) für Kühlflüssigkeit kommuniziert.
  8. Senkerwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (16a bis d) auf Seiten des Schleifbelags (9) in wenigstens zwei unterschiedlichen Radien auf die Bearbeitungsstelle mündet.
  9. Senkerwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffzwischenstück (14) und ebenso der Werkzeughals (6) aus Kunststoff bestehen.
  10. Senkerwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffzwischenstück (14) und Werkzeughals (6) zweiteilig ausgebildet und daß beide Bestandteile aneinander angesetzt sind.
  11. Senkerwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußflächen des Kunststoffzwischenstücks (14) und den benachbarten Werkzeugteilen eine Klebefuge (28) ausgebildet ist.
  12. Senkerwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffzwischenstück (14) und Werkzeughals (6) einteilig und einstückig ausgebildet sind.
  13. Senkerwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoffzwischenstück (14) ein Bohrwerkzeug (25) vorgeordnet ist, welches der Herstellung der zylindrischen Bohrung dient.
  14. Senkerwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifbelag auf das Kunststoffzwischenstück (14) aufgeklebt ist.
  15. Senkerwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifbelag gesintert ist.
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