EP1837123B1 - Werkzeug zum Bearbeiten von Oberflächen und Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs - Google Patents

Werkzeug zum Bearbeiten von Oberflächen und Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs Download PDF

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EP1837123B1
EP1837123B1 EP06127136A EP06127136A EP1837123B1 EP 1837123 B1 EP1837123 B1 EP 1837123B1 EP 06127136 A EP06127136 A EP 06127136A EP 06127136 A EP06127136 A EP 06127136A EP 1837123 B1 EP1837123 B1 EP 1837123B1
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EP
European Patent Office
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machining
tool
spindle
needles
wheel
Prior art date
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EP06127136A
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English (en)
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EP1837123A1 (de
Inventor
Michael Schulze
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DR MUELLER DIAMANTMETALL AG
Original Assignee
Dr Mueller Diamantmetall AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • 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
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/12—Dressing tools; Holders therefor
    • B24B53/14—Dressing tools equipped with rotary rollers or cutters; Holders therefor

Definitions

  • the following invention relates to a tool for machining surfaces and a method of manufacturing such a tool.
  • Tools for machining surfaces are known in the art and are used, among other things, for dressing workpieces in which, in particular, fine machining of the surface takes place with a tool.
  • the rotating dressing tool the u. a. having a defined working surface, passed over the body to be machined to machine the workpiece according to the specifications and tolerances.
  • such a tool essentially serves as the machining surface, which removes material from the workpiece as the surface of the tool occupied by the abrasive bodies, and this can be done both with the circumference and with the side surfaces of the tool.
  • a disadvantage of such tools of the prior art is that the production of such a tool is very expensive. This is partly due to the fact that the tools must be adapted individually to the surface structure and shape to be machined. Furthermore, it is difficult to provide very fine machining tools, since with the known in the prior art manufacturing process only tools, especially machining discs, are provided, their stability and thus their precision is limited by the material thickness in the outer region of the machining disk and their capabilities.
  • molded rolls in particular for the treatment of surfaces
  • the diamond grinding wheels are arranged between two support disks, and which each have a ring and a conical disk portion and comprise mounting or receiving socket.
  • the individual components of the dressing roller are clamped by screws against each other, which are passed through holes which are preformed, inter alia, in the support disks.
  • the diamonds are mechanically gripped in the diamond grinding discs.
  • the object of the present invention is therefore to provide a machining tool and a method for its production which at least partially overcomes or improves the disadvantages known in the prior art and in particular the quality with respect to the dimensional accuracy of corresponding tools for use for machining surfaces at least partially elevated.
  • the tool according to the invention according to claim 1 for machining surfaces has at least one receiving device and at least one circular machining disk for machining surfaces.
  • the receiving device preferably comprises at least one spindle with a plug connection, on which preferably at least one or a multiplicity of machining disks are received axially. With a Fixierflansch the processing discs are completed laterally and on the receiving device fixed
  • the machining disk also has a central opening, which receives the connector. It preferably consists of a base material selected from a group including sintered materials, metallic bronze compounds, plastics such as phenolic resin compounds, ceramics, and combinations thereof.
  • the machining disk has, at least in sections, grinding wheels on the circumference, which preferably determine the machining surface and are adhesively bonded to the base material.
  • the tool according to the invention is characterized in that the spindle with the machining disk and the machining disk with the Fixierflansch and the receiving device is materially connected, wherein the cohesive connection is made by means of plastic adhesives and / or solder.
  • the tool according to the invention has a uniform mass distribution with respect to its axis of rotation.
  • the central opening for receiving the connector may be both circular, as well as polygonal or have other corresponding shapes, in particular to provide a sufficient base connection between the receiving device and the machining disk.
  • the circular opening of the machining disk and the corresponding circular embodiment of the connector are preferred.
  • the tool comprises a plurality of machining disks of a base material selected from a group comprising sintered materials, metallic bronze compounds, plastics such as phenolic resin compounds, ceramics and combinations thereof.
  • the machining discs are materially connected to form a stack, wherein the cohesive connection is made by means of plastic adhesives and / or solder.
  • the processing discs are received axially on the receiving device.
  • the machining disks can have different thicknesses and are preferably connected to one another in a material-bonded manner.
  • the cohesive connection of the machining disks can be carried out both before assembly of the processing disks with the receiving device and after assembly or with the assembly of the receiving device.
  • the processing disks have different processing surfaces, wherein, for example, the outer processing disk at the outwardly directed processing surface at least partially abrasive and have the middle processing discs preferably in the region of the circumference corresponding abrasive body for processing the surfaces. This can be adapted in particular to the corresponding requirements for the machining of a workpiece.
  • composition of different processing disks to a stack of processing disks, which are accommodated on a receiving device has the particular advantage that the properties of the processing disk for processing surfaces can be influenced differently and by the combination of the processing disks together an additional stability in terms of "Sandwich construction" can be achieved.
  • abrasive bodies used for machining the surface and preferably forming the machining surfaces are selected from a group including, in particular, diamond needles such as PCD, MKD, CVD, CBN needles.
  • the processing surface on the finished tool on a predetermined outer profile, which is used for shaping processing of the workpiece surface.
  • the grinding wheels for the tool which form the working surface, are connected substantially in a materially bonded manner to the machining disk. This can be done, for example, by fixing the abrasive bodies with a metallic or a plastic connection on the machining disk or, in accordance with a further particularly preferred embodiment, during the production of the machining disk, already being adhesively bonded thereto.
  • the machining disk in the axial direction on different material layers and types of material which are particularly matched in the manner that by the combination of different material densities, both the necessary strength properties of the machining disk and in particular with regard to the processing of Surfaces and the resulting heat is provided a compensatory removal of heat from the workpiece on the processing disk and the receiving device.
  • the composition of different processing disks into a package can also provide cavities, in particular in the radial direction, which can be used, for example, for transporting cooling media for processing in corresponding machines.
  • the invention also relates to a method according to claim 12 for producing a tool with at least one machining disk and a receiving device, which has at least one spindle and a fixing flange.
  • the method comprises producing at least one processing disk, in particular by compacting and solidifying at least one abrasive-containing base material selected from a group comprising sintered materials, metallic bronze compounds, plastics such as Phenol resin compounds, ceramics, combinations thereof, and the like.
  • this is assembled and aligned with the spindle of the receiving device. This can be done preferably warm, in particular, the spindle is wetted with a first bonding material to produce a material connection of the receiving device with the machining disk.
  • the fixing flange of the receiving device which is wetted with a second bonding material, is placed on the spindle in such a way that the machining disk is mounted between the spindle and the fixing flange.
  • the two bonding materials are cured, and this can be done in particular by the cooling of the tool.
  • the tool and in particular the machining disk is subjected to a shaping treatment, in particular, this is done only after complete curing of the connecting material
  • a multiplicity of machining disks are produced, which are each preferably wetted with at least one third bonding material and are thereby connected to one another in a materially bonded manner.
  • the assembly of the processing discs can be carried out both before assembling the receiving device and when assembling the receiving device with the processing discs and the Fixierflansch.
  • uniform bonding materials may be used to particularly provide a uniform curing process.
  • the connecting materials are selected from a group of materials, in particular solder with a predetermined melting temperature, plastic adhesives, in particular resins, metallic adhesives, combinations thereof and the like
  • plastic adhesives in particular resins, metallic adhesives, combinations thereof and the like
  • metallic adhesives combinations thereof and the like
  • Lötzinn used whose melting temperature between about 100 ° C and 350 ° C, in particular between 240 ° C and 300 ° C or more preferably at about 270 ° C or about 140 ° C.
  • the sintered material is a bronze compound which has a predetermined particle distribution in the unsintered state.
  • the abrasive bodies used to form the working surface are selected in accordance with the present invention from a group of abrasives containing diamond needles such as e.g. PCD, MKD, CVD, CBN needles.
  • a group of abrasives containing diamond needles such as e.g. PCD, MKD, CVD, CBN needles.
  • the tool is held at least axially during the curing of the connecting material or is axially clamped. This will u. a. ensures that the components of the tool are held or fixed in a predetermined position during the connection process.
  • the grinding bodies or the working surfaces of the machining disks are profiled after the curing of the connecting material.
  • profiling is a processing of the processing surfaces understood, which then allows a defined processing of the surfaces of a workpiece.
  • the receiving device in the field of Machining disc revised after curing by a machining process in particular, the transition between the receiving device to the free area of the machining wheels is processed so that in particular even fine machining surfaces of the machining disk can be exposed.
  • the machining of the tool and in particular of the machining disks takes place in such a way that both the tool achieves a predetermined concentricity value in the axial as well as in the radial direction.
  • Fig. 1 Fig. 3 is a cross-sectional view of a first embodiment of a surface working tool according to the present invention.
  • the tool 1 comprises a receiving device, which is composed of a spindle 2 and a fixing flange 3.
  • the spindle has an axial opening 7, which serves for receiving in a corresponding machine tool.
  • a machining disk 4 between the oblique Sections 8 of the spindle and the fixing flange 3 introduced.
  • the machining disk 4 consists of a base body 6 and, according to the embodiment shown here, a rectangular machining surface 5, which essentially consists of a carrier material and the grinding bodies fixed thereto or here.
  • the processing surface 5 according to the embodiment shown here has a rectangular cross-section, whereby it is of course also within the meaning of the present invention that this area is adapted according to the surface structure of the workpiece to be machined and in particular rounded or tapered or the like can be performed.
  • the tool 1 of in Fig. 1 is made of a material that is particularly metal such as 11SMn30 steel, St37, C15, bronze, bronze alloys, aluminum, stainless steel, plastic, ceramic, composite, combinations thereof, or the like.
  • Fig. 2 shows a machining disk according to a preferred embodiment, in which the opening 10 can be seen, which serves to push the disk onto the spindle 2. Furthermore, the main body 6 of the machining disk and, according to the embodiment shown here, to recognize the working surface, wherein on the outer periphery diamond needles are used. Such diamond needles are preferably already bonded cohesively to the base material during sintering of the machining disk and processed after assembly with the receiving device to in particular to provide a profile in the machining area that corresponds to the desired shapes for machining a workpiece.
  • Fig. 3 is a side view of the machining disk Fig. 2 in an enlarged view, wherein substantially the base material of the machining disk and the aperture 10 can be seen.
  • Fig. 4 is a schematic sectional view of another particularly preferred embodiment of the present invention in an exploded view, in which instead of a single processing disc, for example, three processing discs 4a, 4b, 4c are placed on the spindle 2. In this case, they are made according to the embodiment shown above Fig. 1 also completed by means of a Fixierflansches 3 on the right side.
  • the processing discs 4a, 4b and 4c are separated from each other prior to assembly on the receiving device and are wetted, for example, with solder before assembly and then mounted on the spindle, aligned and closed by the fixing flange 3 right-justified.
  • solder it is within the meaning of the present invention that a temperature is selected for fixing the machining disks with each other and for fixing the machining disks with the receiving device, in which a uniform distribution of the liquid solder is ensured especially in combination with flux and at the fixed or clamped during the curing process, in particular the outer regions of the spindle and the Fixierflansches (arrows F) to ensure a defined position of the processing discs to each other and to the receiving device.
  • the processing discs are present as a raw form prior to assembly and are brought into a desired shape only after the curing of the bonding agent.
  • This also applies in particular to the oblique region 8 of the spindle 2 (angle ⁇ between 5 ° and 35 °, preferably at about 15 °), and the oblique region of the Fixierflansches 3, wherein
  • the still unprocessed working surfaces of the machining disks are also profiled in or after this process, ie obtained a predetermined shape. This can be done for example by grinding by means of Diamarttusionn.

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Description

  • Die folgende Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Bearbeiten von Oberflächen und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeuges.
  • Werkzeuge zum Bearbeiten von Oberflächen sind im Stand der Technik bekannt und dienen unter anderem zum Abrichten von Werkstücken, bei denen mit einem Werkzeug insbesondere eine Feinbearbeitung der Oberfläche stattfindet. Hierzu wird das rotierende Abrichtwerkzeug, das u. a. eine definierte Bearbeitungsfläche aufweiset, über den zu bearbeitenden Körper geführt, um das Werkstück entsprechend den Vorgaben und Toleranzen zu bearbeiten.
  • Zur Bearbeitung dient bei einem solchen Werkzeug im Wesentlichen die Bearbeitungsfläche, die als mit Schleifkörpern besetzte Oberfläche des Werkzeugs Material vom Werkstück abträgt, wobei dies sowohl mit dem Umfang als auch mit den Seitenflächen des Werkzeuges erfolgen kann.
  • Nachteilig bei solchen Werkzeugen des Standes der Technik ist es jedoch, dass die Herstellung eines solchen Werkzeuges sehr aufwendig ist. Dies ist unter anderem darin begründet, dass die Werkzeuge individuell an die zu bearbeitende Oberflächenstruktur und -form angepasst werden müssen. Ferner ist es schwierig, sehr feine Bearbeitungswerkzeuge bereitzustellen, da mit den im Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren nur Werkzeuge, insbesondere Bearbeitungsscheiben, zur Verfügung gestellt werden, deren Stabilität und damit deren Präzision durch die Materialstärke im Außenbereich der Bearbeitungsscheibe und deren Fähigkeiten begrenzt ist.
  • Ferner sind auch Verfahren zur Herstellung von Formrollen, insbesondere für die Bearbeitung von Oberflächen, im Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die EP 0 922 533 A2 eine Abrichtrolle für Schleifscheiben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der Diamantschleifscheiben zwischen zwei Stützscheiben angeordnet werden, und welche jeweils einen Ring- und einen Kegelscheibenabschnitt aufweisen und Montage- bzw. Aufnahmebuchse umfassen. Die einzelnen Bauteile der Abrichtrolle werden durch Schrauben gegeneinander verspannt, welche durch Bohrungen, die unter anderem in den Stützscheiben vorgeformt sind, hindurchgeführt werden. Die Diamanten werden hierbei in den Diamantschleifacheiben mechanisch gefasst.
  • Nachteilig bei solchen Abrichtrollen ist es jedoch, dass durch die Bohrungen und die hierin angeordneten Schrauben die Massenverteilung in Bezug auf die Rotationsachsen der Rolle ungleichmäßig ist und andererseits Verspannungen innerhalb der Abrichtrolle auftreten können, die neben einer reduzierten Maßhaltigkeit. d. h. Präzision, der so zusammengesetzten Abrichtrollen auch zu einer verschlechterten Lebensdauer dieser Abrichtrollen führt
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Bearbekungswerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, das wenigstens teilweise die im Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet bzw. verbessert und insbesondere die Qualität bezüglich der Maßhaltigkeit entsprechender Werkzeuge für den Einsatz zur Bearbeitung von Oberflächen wenigstens teilweise erhöht.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Werkzeug zur Bearbeitung von Oberflächen gemäß Anspruch 1. Ferner wird die Aufgabe auch durch ein Herstellungsverfahren für ein solches Werkzeug gemäß Anspruch 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Werkzeug gemäß Anspruch 1 zum Bearbeiten von Oberflächen weist wenigstens eine Aufnahmevorrichtung und wenigstens eine kreisförmige Bearbeitungsscheibe zum Bearbeiten von Oberflächen auf. Die Aufnahmevorrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens eine Spindel mit einer Steckverbindung, auf welche bevorzugt wenigstens eine oder eine Vielzahl von Bearbeitungsscheiben axial aufgenommen werden. Mit einem Fixierflansch werden die Bearbeitungsscheiben seitlich abgeschlossen und auf der Aufnahmevorrichtung fixiert Die Bearbeitungsscheibe weist einen zentralen Durchbruch auch, welcher die Steckverbindung aufnimmt. Sie besteht vorzugsweise aus einem Basismaterial, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sintermaterialien, metallische Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken und Kombinationen hiervon enthält. Die Bearbeitungsscheibe weist darüber hinaus wenigstens abschnittsweise Schleifkörper am Umfang auf, welche bevorzugt die Bearbeitungsfläche bestimmen und mit dem Basismaterial stoffschlüssig verbunden sind. Das erfindungsgemäße Werkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel mit der Bearbeitungsscheibe sowie die Bearbeitungsscheibe mit dem Fixierflansch und der Aufnahmevorrichtung stoffschlüssig verbunden ist, wobei die stoffschlüssige Verbindung mittels Kunststoff-Klebstoffen und/oder Lötzinn hergestellt ist. Das erfindungsgemäße Werkzeug weist eine gleichmäßige Massenverteilung bezüglich seiner Rotationsachse auf.
  • Die zentrale Öffnung zur Aufnahme der Steckverbindung kann sowohl kreisförmig, als auch polygonförmig sein oder andere entsprechende Formen aufweisen, um insbesondere eine ausreichende Basisverbindung zwischen der Aufnahmevorrichtung und der Bearbeitungsscheibe bereitzustellen.
    Insbesondere die kreisförmige Öffnung der Bearbeitungsscheibe und die entsprechende kreisförmige Ausführungsform der Steckverbindung sind allerdings bevorzugt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Werkzeug eine Mehrzahl von Bearbeitungsscheiben aus einem Basismaterial auf, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sintermaterialien, metallische Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken und Kombinationen hiervon enthält. Die Bearbeitungsscheiben sind stoffschlüssig zu einem Stapel miteinander verbunden, wobei die stoffschlüssige Verbindung mittels Kunststoff-Klebstoffen und/oder Lötzinn hergestellt ist. Die Bearbeitungsscheiben sind axial auf der Aufnahmevorrichtung aufgenommen. Dabei können die Bearbeitungsscheiben gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform unterschiedliche Dicken aufweisen und sind bevorzugt miteinander stoffschlüssig verbunden.
  • Die stoffschlüssige Verbindung der Bearbeitungsscheiben kann sowohl vor dem Zusammensetzen der Bearbeitungsscheiben mit der Aufnahmevorrichtung als auch nach dem Zusammensetzen oder mit dem Zusammensetzen der Aufnahmevorrichtung erfolgen.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Bearbeitungsscheiben unterschiedliche Bearbeitungsflächen auf, wobei beispielsweise die äußere Bearbeitungsscheibe an der nach außen gerichteten Bearbeitungsfläche wenigstens abschnittsweise Schleifkörper aufweisen und die mittleren Bearbeitungsscheiben vorzugsweise im Bereich des Umfangs entsprechende Schleifkörper zum Bearbeiten der Oberflächen aufweisen kann. Dies kann insbesondere den entsprechenden Anforderungen an die Bearbeitung eines Werkstücks angepasst werden.
  • Das Zusammensetzen verschiedener Bearbeitungsscheiben zu einem Stapel von Bearbeitungsscheiben, die auf einer Aufnahmevorrichtung aufgenommen sind, hat insbesondere den Vorteil, dass auf die Eigenschaften der Bearbeitungsscheibe zum Bearbeiten von Oberflächen unterschiedlich Einfluss genommen werden kann und durch die Verbindung der Bearbeitungsscheiben miteinander eine zusätzliche Stabilität im Sinne einer "Sandwichbauweise" erzielt werden kann.
  • So liegt es auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass unterschiedliche Schleifkörper für die verschiedenen Bearbeitungsscheiben verwendet werden, wobei beispielsweise zur Bearbeitung der Seiten gröbere Schleifkörper verwendet werden als am Umgangsbereich. Auch die Kombination verschiedener Schleiflcörperarten liegt im Sinn der vorliegenden Erfindung.
  • Als Schleifkörper, die zur Bearbeitung der Oberfläche verwendet werden und die Bearbeitungsflächen vorzugsweise bilden, werden Schleifkörper aus einer Gruppe ausgewählt, die insbesondere Diamantnadeln wie beispielsweise PKD-, MKD-, CVD-, CBN-Nadeln enthält.
  • In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Bearbeitungsfläche am fertigen Werkzeug ein vorgegebenes Außenprofil auf, das zur formgebenden Bearbeitung der Werkstücksoberfläche verwendet wird.
  • Die Schleifkörper für das Werkzeug, welche die Bearbeitungsfläche bilden, sind im Wesentlichen stoffschlüssig mit der Bearbeitungsscheibe verbunden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Schleifkörper mit einer metallischen oder einer Kunststoffverbindung auf der Bearbeitungsscheibe fixiert werden oder gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform bei der Herstellung der Bearbeitungsscheibe bereits mit dieser stoffschlüssig verbunden werden.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Bearbeitungsscheibe in axialer Richtung unterschiedliche Materialschichten und Materialarten auf, die insbesondere in der Art aufeinander abgestimmt sind, dass durch die Kombination der verschiedenen Materialdichten, sowohl die notwendigen Festigkeitseigenschaften der Bearbeitungsscheibe als auch insbesondere im Hinblick auf die Bearbeitung von Oberflächen und der hierbei entstehenden Wärme eine ausgleichende Abführung der Wärme vom Werkstück über die Bearbeitungsscheibe und die Aufnahmevorrichtung bereitgestellt wird.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform können durch die Zusammensetzung verschiedener Bearbeitungsscheiben zu einem Paket auch Hohlräume, insbesondere in radialer Richtung bereitgestellt werden, die beispielsweise für den Transport von Kühlmedien für die Bearbeitung in entsprechenden Maschinen verwendet werden können.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren gemäß Anspruch 12 zum Herstellen eines Werkzeuges mit wenigstens einer Bearbeitungsscheibe und einer Aufnahmevorrichtung, welche wenigstens eine Spindel und einen Fixierflansch aufweist.
  • Das Verfahren umfasst die Herstellung wenigstens einer Bearbeitungsscheibe, insbesondere durch Verdichten und Verfestigen wenigstens eines schleifkörperenthaltenden Basismaterials ,welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sintermaterialien, metallische Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.
  • Nach dem Herstellen der Bearbeitungsscheibe wird diese mit der Spindel der Aufnahmevorrichtung zusammengesetzt und ausgerichtet. Dies kann vorzugsweise warm erfolgen, wobei insbesondere die Spindel mit einem ersten Verbindungsmaterial benetzt ist, um eine stoffschlüssige Verbindung der Aufnahmevorrichtung mit der Bearbeitungsscheibe herzustellen.
  • Nach dem Zusammensetzen der Spindel und der Bearbeitungsscheibe wird der Fixierflansch der Aufnahmevorrlchtung, welcher mit einem zweiten Verbindungsmaterial benetzt ist, auf die Spindel in der Art aufgesetzt, dass die Bearbeitungsscheibe zwischen Spindel und Fixierflansch angebracht ist. Im Anschluss hieran werden die beiden Verbindungsmaterialien ausgehärtet, wobei dies insbesondere auch durch das Abkühlen des Werkzeuges erfolgen kann.
  • Nach dem Zusammensetzen der Aufnahmevorrichtung und der Bearbeitungsscheibe wird das Werkzeug und insbesondere die Bearbeitungsscheibe einer formgebenden Bearbeitung unterzogen, wobei dies insbesondere erst nach dem vollständigen Aushärten des Verbindungsmaterials erfolgt
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden vor dem Zusammensetzen des Werkzeugs eine Vielzahl von Bearbeitungsscheiben hergestellt, die jeweils vorzugsweise mit wenigstens einem dritten Verbindungsmaterial benetzt werden und hierdurch miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Dabei kann das Zusammensetzen der Bearbeitungsscheiben sowohl vor dem Zusammensetzen der Aufnahmevorrichtung als auch beim Zusammensetzen der Aufnahmevorrichtung mit den Bearbeitungsscheiben und dem Fixierflansch erfolgen. Vorzugsweise können beim gleichzeitigen Zusammensetzen der Bearbeitungsscheiben mit der Aufnahmevorrichtung einheitliche Verbindungsmaterialien verwendet werden, um insbesondere einen gleichmäßigen Aushärtevorgang bereitzustiellen.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden die Verbindungsmaterialien aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt, die insbesondere Lötzinn mit einer vorgegebenen Schmelztemperatur, Kunststoff-Klebstoffe, insbesondere Harze, metallische Klebstoffe, Kombinationen hieraus und dergleichen umfasst Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Verbindungsmaterial Lötzinn verwendet, dessen Schmelztemperatur zwischen ca. 100°C und 350°C, insbesondere zwischen 240°C und 300°C oder besonders bevorzugt bei ca. 270°C oder ca. 140° C liegt.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Sintermaterial eine Bronzeverbindung, welche in ungesintertem Zustand eine vorgegebene Partikelverteilung aufweist.
  • Die Schleifkörper, die zur Bildung der Bearbeitungsfläche verwendet werden, sind gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Gruppe von Schleifkörpern ausgewählt, die Diamantnadeln wie z.B. PKD-, MKD-, CVD-, CBN-Nadeln enthält.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird das Werkzeug während des Aushärtens des Verbindungsmaterials wenigstens axial gehalten oder ist axial eingespannt. Hierdurch wird u. a. sichergestellt, dass die Bauteile des Werkzeugs während des Verbindungsvorgangs in einer vorgegebenen Position gehalten bzw. fixiert werden.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens werden die Schleifkörper bzw. die Bearbeitungsflächen der Bearbeitungsscheiben nach dem Aushärten des Verbindungsmaterials profiliert.
  • Als Profilierung wird hierbei eine Bearbeitung der Bearbeitungsflächen verstanden, die anschließend eine definierte Bearbeitung der Oberflächen eines Werkstückes ermöglicht.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird insbesondere die Aufnahmevorrichtung im Bereich der Bearbeitungsscheibe nach dem Aushärten durch ein zerspanendes Bearbeitungsverfahren überarbeitet, wobei insbesondere der Übergang zwischen der Aufnahmevorrichtung zum freien Bereich der Bearbeitungsscheiben derart bearbeitet wird, dass insbesondere auch feine Bearbeitungsflächen der Bearbeitungsscheibe freigelegt werden können.
  • Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bearbeitung des Werkzeuges und insbesondere der Bearbeitungsscheiben in der Art, dass sowohl das Werkzeug in axialer, als auch in radialer Richtung einen vorgegebenen Rundlaufwert erzielt.
    Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Werkzeug anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, wobei darauf hingewiesen wird, dass selbstverständlich Abwandlungen hiervon auch im Sinn der vorliegenden Erfindung liegen.
  • So zeigen:
    • Fig. 1 den Querschnitt durch eine erste Ausführungsform für ein Werkzeug der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Bearbeitungsscheibe der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht der Bearbeitungsscheibe aus Fig. 2;
    • Fig. 4 eine schematisierte Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeuges.
  • In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Werkzeuges zum Bearbeiten von Oberflächen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei umfasst das Werkzeug 1 eine Aufnahmevorrichtung, die aus einer Spindel 2 und einem Fixierflansch 3 zusammengesetzt ist. Die Spindel weist eine axiale Öffnung 7 auf, die zur Aufnahme in einer entsprechenden Werkzeugmaschine dient. Am rechten Ende der Spindel ist gemäß der hier dargestellten Ausführungsform, eine Bearbeitungsscheibe 4 zwischen dem schrägen Abschnitten 8 der Spindel und dem Fixierflansch 3 eingebracht. Die Bearbeitungsscheibe 4 besteht aus einem Grundkörper 6 und einer, gemäß der hier dargestellten Ausführungsform, rechteckig ausgebildeten Bearbeitungsfläche 5, die im Wesentlichen aus einem Trägermaterial und dem hierin bzw. hieran fixierten Schleifkörpern besteht.
  • Sowohl der Fixierflansch 3, als auch der schräge Abschnitt der Spindel 8, verjüngen sich zum Bereich der Bearbeitungsfläche 5 der Bearbeitungsscheibe 4, wobei gemäß der hier dargestellten Ausführungsform eine Verjüngung vorgesehen ist, die einen Winkel α einnimmt, der zwischen 0° und 180°, bevorzugt zwischen 15° und 90° und besonders bevorzugt bei ca. 30° liegt.
  • Entsprechend der gewünschten Form für die Bearbeitung einer Oberfläche, weist die Bearbeitungsfläche 5 gemäß der hier dargestellten Ausführungsform einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei es selbstverständlich auch im Sinn der vorliegenden Erfindung liegt, dass dieser Bereich entsprechend der Oberflächenstruktur des zu bearbeitenden Werkstückes angepasst wird und insbesondere auch abgerundet bzw. spitz zulaufend oder dergleichen ausgeführt sein kann.
  • Das Werkzeug 1 der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist beispielsweise aus einem Werkstoff hergestellt, der insbesondere Metall, wie 11SMn30-Stahl, St37, C15, Bronze, Bronzelegierungen, Aluminium, rostfreier Stahl, Kunststoff, Keramik, Verbundwerkstoff, Kombinationen hieraus oder dergleichen ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Bearbeitungsscheibe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, bei welcher der Durchbruch 10 zu erkennen ist, der dazu dient, die Scheibe auf die Spindel 2 aufzuschieben. Ferner ist auch der Grundkörper 6 der Bearbeitungsscheibe und, gemäß der hier dargestellten Ausführungsform, die Bearbeitungsfläche zu erkennen, wobei am äußeren Umfang Diamantnadeln eingesetzt sind. Solche Diamantnadeln werden vorzugsweise beim Sintern der Bearbeitungsscheibe bereits stoffschlüssig mit dem Basismaterial verbunden und nach dem Zusammensetzen mit der Aufnahmevorrichtung bearbeitet, um insbesondere ein Profil im Bearbeitungsbereich bereitzustellen, das den gewünschten Formen zur Bearbeitung eines Werkstückes entspricht.
  • Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Bearbeitungsscheibe aus Fig. 2 in einer vergrößerten Darstellung, wobei im Wesentlichen das Basismaterial der Bearbeitungsscheibe und der Durchbruch 10 zu erkennen sind.
  • Fig. 4 ist eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Explosionsdarstellung, bei der anstatt einer einzelnen Bearbeitungsscheibe beispielsweise drei Bearbeitungsscheiben 4a, 4b, 4c auf der Spindel 2 platziert werden. Dabei werden sie entsprechend der zuvor dargestellten Ausführungsform aus Fig. 1 auch mittels eines Fixierflansches 3 rechtsseitig abgeschlossen.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Bearbeitungsscheiben 4a, 4b und 4c vor der Montage auf der Aufnahme-vorrichtung, voneinander getrennt und werden beispielsweise mit Lötzinn vor dem Zusammenbau benetzt und anschließend auf der Spindel angebracht, ausgerichtet und von dem Fixierflansch 3 rechtsbündig abgeschlossen. Bei der Verwendung von Lötzinn liegt es im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass zur Fixierung der Bearbeitungsscheiben untereinander und zur Fixierung der Bearbeitungsscheiben mit der Aufnahmevorrichtung eine Temperatur gewählt wird, bei der eine gleichmäßige Verteilung des flüssigen Lötzinnes insbesondere auch in Kombination mit Flussmittel gewährleistet ist und bei der während des Aushärtungsvorganges insbesondere die Außenbereiche der Spindel und des Fixierflansches fixiert bzw. eingespannt (Pfeile F) werden, um eine definierte Lage der Bearbeitungsscheiben zueinander und zur Aufnahmevorrichtung zu gewährleisten.
  • Es sei ferner angemerkt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere die Aufnahmevorrichtung, aber auch die Bearbeitungsscheiben vor dem Zusammensetzen als Rohform vorliegen und erst nach dem Aushärten des Verbindungsmittels in eine gewünschte Form gebracht werden. Dies betrifft insbesondere auch den schrägen Bereich 8 der Spindel 2 (Winkel β zwischen 5° und 35° bevorzugt bei ca 15°), und den schrägen Bereich des Fixierflansches 3, wobei es auch im Sinn der vorliegenden Erfindung ist, dass die noch unbearbeiteten Bearbeitungsflächen der Bearbeitungsscheiben in oder nach diesem Vorgang auch profiliert werden, d. h. eine vorgegebene Form erhalten. Dies kann beispielsweise durch Schleifen mittels Diamarttscheiben erfolgen.

Claims (19)

  1. Werkzeug (1) zur formgebenden Bearbeitung einer Werkstückoberfläche mit wenigstens einer Aufnahmevorrichtung (8) und wenigstens einer ringförmigen Bearbeitungsscheibe (4) zum Bearbeiten von Oberflächen,
    wobei die Aufnahmevorrichtung (8) wenigstens eine Spindel (2) mit einer Steckverbindung und einem hierauf aufgesteckten Fixierflansch (3) aufweist, und zwischen der Aufnamevorrichtung (8) und dem Fixierflasch (3) die wenigstens eine Bearbeitungsscheibe (4)axial aufgenommen ist, und
    wobei die Bearbeitungsscheibe (4) einen zentralen Durchbruch (10) aufweist welcher die Steckverbindung aufnimmt, und aus einem Basismaterial besteht, dass aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sintermaterialien, metallische Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken und Kombinationen hiervon enthält, und eine an deren Umfang angeordnete, wenigstens abschnittsweise mit Schleifkörpern bestückte Bearbeitungsfläche (5) aufweist, und
    wobei die Schleifkörper mit dem Basismaterial stoffschlüssig verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Spindel (2) mit der Bearbeitungsscheibe (4) und dem Fixierflansch (3), sowie die Bearbeitungsscheibe (4) mit dem Fixierflansch (3) und der Aufnahmevorrichtung (8) stoffschlüssig verbunden ist, und
    wobei die stoffschlüssige Verbindung mittels Kunststoff-Klebstoffen und/oder Lötzinn hergestellt ist, und
    das Werkzeug (1) eine gleichmäßige Massenverteilung bezüglich seiner Rotationsachse aufweist.
  2. Werkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen der Aufnamevorrichtung (8) und dem Fixierflasch (3) eine Mehrzahl von Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) axial aufgenommen sind, und
    die Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) aus Basismaterialien bestehen, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Sintermaterialien, metallische Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken und Kombinationen hiervon enthält, und
    die Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) stoffschlüssig zu einem Stapel miteinander verbunden sind, und
    wobei die stoffschlüssige Verbindung mittels Kunststoff-Klebstoffen und/oder Lötzinn hergestellt ist.
  3. Werkzeug gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) unterschiedliche Dicken aufweisen.
  4. Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
    die miteinander verbundenen Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) Bearbeitungsflächen (5) aufweisen, die am äußeren Umfang und/oder am Seitenbereich der Scheibe angeordnet sind.
  5. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schleifkörper aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Diamantnadeln wie zum Beispiel PKD-, MKD-, CVD-, CBN-Nadeln und dergleichen enthält.
  6. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bearbeitungsfläche (5) ein vorgegebenes Außenprofil aufweist.
  7. Werkzeug gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bearbeitungsscheibe (4) oder die die Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) in axialer Richtung unterschiedliche Materialschichten aufweisen.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den Schritten:
    - Herstellen wenigstens einer Bearbeitungsscheibe (4) durch Verdichten und Verfestigen wenigstens eines Schleifkörper enthaltenden Basismaterials, wobei das Basismaterial aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sintermaterialien, metallische Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken und Kombinationen hiervon enthält;
    - Zusammensetzen und Ausrichten der Spindel (2) mit der wenigstens einen Bearbeitungsscheibe (4), wobei die Spindel (2) mit einem ersten Verbindungsmaterial benetzt ist;
    - Aufsetzten des Fixierflansches (3) auf die Spindel (2) in der Art, dass die Bearbeitungsscheibe (4) zwischen Spindel (2) und Fixierflansch (3) angeordnet ist, wobei der Fixierflansch mit einem zweiten Verbindungsmaterial benetzt ist;
    - Aushärten des ersten und zweiten Verbindungsmaterials;
    - Formgebende Bearbeitung des Werkzeugs, insbesondere der Bearbeitungsscheibe (4) nach dem Aushärten des Verbindungsmaterials.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Mehrzahl von Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) durch Verdichten und Verfestigen wenigstens eines Schleifkörper enthaltenden Basismaterials, wobei das Basismaterial aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Sintermaterialien, metallische Bronzeverbindungen, Kunststoffe wie Phenolharzverbindungen, Keramiken und Kombinationen hiervon enthält hergestellt werden; und
    Die Mehrzahl von Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) beim Zusammensetzen und Ausrichten auf die Spindel (2) aufgeschoben werden, wobei die Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) mit einem dritten Verbindungsmaterial benetzt sind.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste und/oder zweite und/oder dritte Verbindungsmaterial aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, die Lot, insbesondere Lötzinn mit einer vorgegebenen Schmelztemperatur, Kunststoff-Klebstoffe, insbesondere Harze, metallische Klebstoffe, Kombinationen hieraus und dergleichen enthält.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
    das das Lötzinn eine Schmelztemperatur zwischen ca. 100°C und 350°C, insbesondere zwischen 240°C und 300°C oder bevorzugt bei ca. 270°C oder ca. 140°C aufweist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine gleichmäßige Verteilung des flüssigen Lötzinns erfolgt.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Sintermaterial eine Bronzeverbindung ist, welche im ungesinterten Zustand eine vorgegebene Partikelgrößenverteilung aufweist.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schleifkörper aus einer Gruppe ausgewählt sind, die Diamantnadeln wie zum Beispiel PKD-, MKD-, CVD-, CBN-Nadeln und dergleichen enthält.
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Zusammensetzen und Ausrichten der Spindel (2) mit der Bearbeitungsscheibe (4) oder den Bearbeitungsscheiben (4a, 4b, 4c) und das Aufsetzten des Fixierflansches (3) auf die Spindel (2) warm erfolgt, und
    das Aushärten des ersten, zweiten und dritten Verbindungsmaterials durch das Abkühlen des Werkzeugs (1) erfolg.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Werkzeug (1) während des Aushärtens des Verbindungsmaterials axial gehalten oder eingespannt wird.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schleifkörper nach dem Aushärten des Werkzeugs profiliert werden.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aufnahmevorrichtung (8) im Bereich der Bearbeitungsscheibe (4) durch ein spanendes Bearbeitungsverfahren überarbeitet wird.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bearbeitung des Werkzeugs (1) und insbesondere der Bearbeitungsscheibe in der Art erfolgt, dass das Werkzeug sowohl in axialer, als auch radialer Richtung einen vorgegebenen Rundlaufwert einhält.
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