WO2012000986A1 - Cutting tool, in particular cutting wheels, and method for producing the same using an inclined laser beam - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a cutting tool, in particular cutting wheel and a method for its production.
- Cutting tools and cutting wheels of the type in question are used in particular for cutting or scoring brittle materials, such as ceramic and / or glass. To increase performance in such processing and
- Cutting wheels strive for a smooth cutting edge. This allows smooth cutting edges, especially in
- WO 2009/036742 discloses a cutting wheel with a peripheral structure of protruding teeth
- Grinding or laser machining generally has the problem of rounding or local breakouts just along the cutting edge and adjacent thereto
- the invention therefore preferably relates to cutting tools and in particular
- Laser processing occurs in the prefabricated cutting wheels a rounding already in one compared to
- the real central cutting edge thereby recedes from the approximated central cutting edge by a distance which in the context of this description is referred to as
- the present invention is based on the technical problem already prefabricated in the macrogeometry To treat side surfaces of a cutting tool, in particular a cutting wheel, and a cutting edge formed by the side surfaces so that the sharpest possible and uniform surfaces having cutting edge.
- Cutting edge adjacent area is exposed to a laser beam and in which the laser beam is aligned at a shallow angle to the surface of the side edge.
- the inventive method can therefore also as
- Laser grinding or laser smoothing are called. Under a laser beam becomes a directed beam
- Wavelength does not necessarily have to be in the visible range, but also wavelengths in the infrared or ultraviolet range can be used.
- the starting point for the present invention are the previously described cutting wheels for working brittle materials, such as ceramic and / or glass. Nevertheless, the invention relates generally to cutting tools, which require a high degree of precision
- Cutting surfaces and the cutting edges for cutting any materials arrives.
- tools such as knives, saws, drills, Milling tools, inserts and similar tools
- Cutting wheels for working brittle materials such as ceramic and / or glass, but the invention is not limited to this application.
- bumps are smoothed on the two side surfaces of the prefabricated cutting wheel and on the cutting edge, especially in areas with large
- the effect of smoothing out unevennesses on the two side surfaces and deliberately removing less material at the cutting edge, particularly in areas with large cutting edge roundings, is achieved by guiding the laser beam at a shallow angle, ie relatively tangentially to the surface of the side surfaces of the cutting wheel , Projecting tips on the side surfaces thus provide a large surface for the laser radiation,
- a low angle is understood to mean angles in an angular range of less than 45 °, preferably of 5 ° to 45 °, in particular 10 ° to 30 °.
- the exact setting of the angle depends on the boundary conditions such as material, size of the material removal to be achieved, laser power and length, cutting angle and / or radius of the
- a beam expansion which reduces the focus diameter in the subsequent focusing, here for example to about 10 to 50 ym.
- the method can lead to an improved geometry of the cutting edge just by the application on a side surface.
- the invention it is preferred that the invention
- the method is preferably carried out so that the
- Laser beam is focused on the cutting edge adjacent area of the side surfaces. As a result, a sufficient removal rate is applied to the cutting wheel in the area important for the quality of the cutting edge. At the same time on the side surfaces at a greater distance from the cutting edge only a smaller and smaller with increasing distance, eventually not sufficient
- the method described above can be performed with different laser sources, depending on the application and material of the cutting tool or Schneidrädchens
- the pulsed laser beam has the advantage that within each laser pulse a sufficient power density can be achieved.
- the side surface of the cutting wheel is only detected selectively and only for a short period of time in each case in the area covered by the focus.
- the cutting wheel so rotated so that essentially the area of the side surface to be machined is exposed to the laser beam.
- the cutting wheel can be rotated continuously or in separate steps.
- the relative position of the laser focus to the side surface can be adjusted continuously or in individual steps.
- Adjusting the laser beam relative to the side surface ensures that a portion of the side surface which is wider than the focal length, successively with the
- Angular alignment of the laser beam is achieved a substantially uniform processing of the side surface, even if some areas of the side surfaces are less in focus than others, if the focus is not tracked.
- the angle of the laser beam during the adjustment of the laser beam relative to the side surface can be changed.
- Laser beam can be the relative distance of the focus to the
- Focus distance changed or not tracked so the effect of the laser beam can be changed to different areas of the side surface. For example, it is thus possible to increase the intensity of the laser beam in the region of the cutting edge and in the direction of a larger one
- the track offset should be chosen so that with one side surface
- the laser beam can be approximately on the
- the parameter values are determined from a three-dimensional measurement of the spatial profile of a section of the cutting edge.
- the measuring range has, for example, and the invention not
- the white light interferometer can be used for this, which can determine the spatial course of the side surfaces and the cutting edge with an accuracy of approximately 1 ⁇ m. Is preferably the confocal
- the lateral resolution is depending on the lens about lym or less than lym
- the invention first relates to a cutting tool
- the side surfaces have an average cutting angle to each other, which is determined by the angle of two sections which are bounded on both sides of the cutting edge of the cutting edge to a first distance to the cutting edge, and that the angle between two sections of the
- this area is steeper so sharper than the adjoining part of the side surfaces.
- the invention also relates to a cutting tool, in particular cutting wheel for cutting brittle materials,
- ceramic and / or glass with two at a predetermined angle to each other extending side surfaces and with a cutting edge formed by the side surfaces, which is characterized in that the cutting edge has a straightness deviation of less than 2 ym, in particular less than 1 ym.
- the measured spatial progression of the cutting edge is compared with an interpolated linear course of the cutting edge.
- the section of the highest elevation ie the largest elevation values, is first determined on the basis of the line of the recorded measurement data running transversely to the cutting edge, and its center is defined as the position of the cutting edge in this line. From this results from the measurement data over a length of approx. 500 ym the real course of the
- an interpolated, ie smoothed, linear curve is first determined. Then, for each measured value of the course of the cutting edge, the distance to the interpolated linear course is calculated and the
- Standard deviation of the real progression from the interpolated curve then represents the value of the straight-line deviation.
- the stated values according to the invention of less than 2 ⁇ m and in particular less than 1 ⁇ m for the straightness deviation have the advantage that the cutting line of such a tool runs so straight that the disturbance introduced during cutting into the material of the workpiece to be cut extends along that contained in the material Structures can spread. Thus, the cutting, so the
- Separating the material can be done easier and with less force.
- the precision of the cutting is thereby also improved.
- the invention further relates to a cutting tool
- the formed cutting edge characterized in that the cutting edge has a cutting edge waviness of less than 0.5 ym, in particular less than 0.3 ym.
- the measured spatial progression of the cutting edge is compared with a circular arc approximated to an interpolated course of the cutting edge.
- the section of the highest elevation ie the largest elevation values, is first determined on the basis of the line of the recorded measurement data running in each transverse to the cutting edge. This results, for example, over a length of about 500 ym, the real course of the cutting edge as a result of
- Course is - in the case of a round cutting tool like a cutting wheel - approximated a circular arc, which represents the ideal radial course of the cutting edge.
- a straight line is approximated to the interpolated course.
- the distance to the approximated ideal path is calculated, and the standard deviation of the real path from the approximate path then represents the value of the cutting edge waviness.
- the indicated values of the cutting edge waviness of less than 0.5 ⁇ m, in particular of less than 0.3 ⁇ m, have the advantage that the cutting edge deviates so little from an ideal cutting edge in the direction transverse to the snow direction that during the cutting process the cutting edge is uniform can penetrate the workpiece to be cut. For a cutting wheel this means that the cutting edge deviates very little from an ideal arc.
- the invention also relates to a cutting tool
- the cutting edge truncation represents a measure of how far the average of the measured data in radial Direction determined maximum values of the real cutting edge in the middle deviates from the radial course of the central cutting edge.
- the course of the mean cutting edge results from the intersection of the two averaged spatial
- Cutting result results because the cutting edge causes the first contact with the surface of the workpiece to be cut at a more acute angle.
- the invention further relates to a cutting tool, in particular cutting wheels for cutting brittle
- the starting distance of the cutting edge rounding is determined by starting from the cutting edge in the case of the real average over the measuring range and, depending on the distance to this left and right, determining the local slope. From the slope progression defined in this way, depending on the distance to the cutting edge, the local
- This distance value is the starting distance of the cutting edge rounding. In other words, starting at the starting distance from the cutting edge, the rounding of the cutting edge begins. The position of the
- Starting distance can also be optionally determined on both sides and the mean then used as the starting distance.
- Cutting edge formed. At each cutting edge, there is a transition between the two side surfaces, where at one point the cutting angle is 180 °. Since this angle of 180 ° can not be detected metrologically, the starting distance is defined as a measure to characterize the extent of the rounding of the cutting edge. However, the narrower the transition region is formed, the sharper the cutting edge.
- the cutting wheel has a starting distance of less than 4 ym and in particular less than 2 ym.
- the area of the rounding of the cutting edge represents only a small proportion of the above-mentioned scribe width.
- the advantageous effect is thus further improved at values of less than 2 ym.
- the values of the starting distance to be achieved also depend on the material structure of the material of the cutting tool. The previously described embodiments of the invention have been described for a continuous cutting edge.
- the cutting edge is provided with a sequence of teeth and interdental spaces and that the properties of the cutting edge explained above apply at least to the teeth.
- the invention is based on
- FIG. 1 is a cutting wheel in a side view
- Fig. 2 is a schematic diagram of a first
- FIG. 3 is a schematic diagram of a second
- Fig. 5 is a schematic diagram for a third
- Fig. 6 is an input image of a three-dimensional
- Fig. 11 is another diagram for explaining the
- Fig. 12 is a diagram for explaining the parameter of
- FIG. 13 is a diagram for explaining the parameter of FIG.
- FIG. 15 is a diagram for explaining the parameter of FIG.
- FIG. 1 shows a schematic side view
- the cutting wheel 2 has in this example rotational symmetry with respect to an axis A. which is used as the rotation axis of the cutting wheel 2 during the cutting operation.
- the cutting edge 4 is of two wedge-shaped in axial cross-section side surfaces 6a, 6b, respectively
- Truncated cone shape formed.
- the side surfaces 6a, 6b include a cutting edge angle X between them.
- the cutting edge angle X may be, for example 135 ° in the cutting wheel of FIG.
- the cutting wheel 2 may further be made of a polycrystalline material, in particular polycrystalline diamond material or of a hard metal, for example tungsten carbide.
- the cutting edge 4 Due to the convergence of the side surfaces 6a, 6b, the cutting edge 4 also forms a peripheral line, which in the
- a plane 8 in this representation perpendicular to the plane considered and therefore spanned as a line.
- the plane 8 of the circumferential line in the present case runs perpendicular to the cutting wheel axis A.
- the cutting edge 4 shown in Fig. 1 is formed continuously, the cutting edge 4 thus extends along a line and can thus at any angular position in the
- the cutting edge can also be formed with teeth and interdental spaces, so that a regular or irregular tooth structure is given.
- Fig. 2 shows a schematic representation of a
- the middle dotted line 10 shows the axis of the laser beam, while the slightly curved lines 12 and 14 illustrate the waist of the focus F of the laser beam.
- the focus of the laser beam is in the area of the cutting edge 4, ie at the upper end of the triangle-like line. In this position meets the
- the axis of the laser beam is opposite the right one
- Slope angle is flat and less than 45 °, in particular between 5 ° and 45 ° can be adjusted.
- angle ⁇ is slightly more than 15 ° have been chosen.
- Cutting wheel in the region of the cutting edge 4 is the relative position of the focus F to recognize as an elongated oval.
- the light spot can be seen on the surface.
- the oval is shown in dashed lines to the symmetrical
- the oval is all the more stretched, the shallower the angle of the axis of the laser beam is set to the surface. This distributes the focus of the laser beam
- the laser beam must not be too low
- the effect is that in the region of the cutting edge, approximately over half a focal length, the entry of light energy is lower overall than in areas further away from the cutting edge 4 when the laser beam is positioned and focused there. Presumably by this effect and the so
- Cutting edge 4 immediately adjacent area a more acute cutting angle as calculated over a larger area of the side surface 6a, 6b mean cutting angle. This feature will be further explained below. This effect is probably based on the described
- the angle of incidence may but for the inventive
- Fig. 3 shows another constellation. Here is the
- the axis 10 of the laser beam at an angle 2 of about 30 ° to the side surface 6a.
- Procedures are varied.
- areas of the side surface 6a that are larger than the extent of the focus of the laser beam can be processed by the
- FIG. 4 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a method according to the invention, in which the oval-shaped impingement region of the focus of the laser beam is positioned in separate tracks on the side surface 6a during the rotation of the cutting wheel.
- the spaced tracks are shown with the vertical arrows and numbered from n-4 to n + 2.
- the laser beam is applied sequentially to each of these tracks
- the oval focus has a width of about 20 ym and a length of about 120 ym, so a to the approximately 6 times greater length. If the tracks are at a distance of approx. 10-20 ym, then the entire side surface is lowered
- FIG. 5 shows another example of a cutting wheel, which is processed by the method according to the invention.
- Fig. 2 can be understood as a cross section of the same cutting wheel, in which the illustrated cross section shows a region with a tooth projecting up to the cutting edge 4, while Fig. 5 shows the interdental space between two teeth.
- Cutting edge 4 ' is arranged and / or by the angle of the laser beam is increased within the possible limits.
- FIGS. 2 and 3 Another difference to FIGS. 2 and 3 is that the scaling of the illustrated diagram shows a greater width of the cutting wheel over slightly more than 600 ym.
- the laser to be used must always be adapted to the application. Therefore, the following description of laser parameters is purely exemplary.
- the performance of for the Machining of the cutting wheel used in polydiamantenem material shown in FIGS. 1 to 5 is at a maximum of 2.8 watts at 500 kHz and a
- the resulting local pulse spacing between two successive pulses is approximately 0.25 ⁇ m, which is far below a beam diameter.
- the individual pulses can thus not be recognized on the laser-machined cutting wheel surface, that is to say the side surface, or only to a very limited extent.
- Figs. 6 to 15 show measured data and evaluations of
- Cutting wheels have a rather large cutting angle of about 140 °. Nevertheless, the invention is not on
- Fig. 6 shows a three-dimensional structure of a
- Three-dimensional height structure was determined by white-light interferometry using confocal microscopy.
- the measured structure reproduces, with an accuracy in the range of approximately 1 ⁇ m, the three-dimensional shape of a section of the cutting edge whose quality and quality is to be determined.
- the individual pixels each indicate a specific value for the respectively associated subarea on the surface.
- the lateral resolution was approx. lym or less than lym
- the gray levels in FIG. 6 represent different height values, wherein the same gray levels do not represent the same height values at the lower edge and at the cutting edge.
- the black-and-white representation has been obtained from a colored representation, with red colors at the cutting edge and blue colors at the bottom, which gave the same gray tones in the black and white representation.
- the cutting wheel is therefore arranged as centrally as possible.
- the horizontal position of the cutting edge or the vertical position of the cutting wheel axis is searched for in the input image and thus symmetrically the
- FIG. 7 shows an evaluation for a prefabricated cutting wheel known from the prior art. Shown is the height difference between the measured geometry of the
- Fig. 7 two vertical lines are shown in Fig. 7, which are located at a predetermined distance from the left and right edge of the evaluation area. These lines symbolize the expected scribe distance of +/- 10 ym and +/- 20 ym, ie the area of the cutting edge and the side surfaces used for the scoring of the material
- the scratch distance thus represents the
- Fig. 8 shows the same evaluation for one with a
- Fig. 7 more regular structure of the gray scale can be seen that the side surfaces are much smoother. In addition, it can be seen in the area of the cutting edge that it differs only slightly from the ideal shape. The cutting edge is thus significantly sharper than the prefabricated
- the straightness deviation of the cutting edge can be determined as an important parameter.
- the cutting edge is first determined by the horizontal position of the highest points of each line
- Evaluation area defined. Because the cutting edge depending on Alignment of the input image partially passes diagonally through the evaluation, determines the
- FIG. 9a shows the profile of the position of the cutting edge derived from the measurement data according to FIG. 2 in each row over a range of 500 ⁇ m.
- a curve running in steps of measuring resolution of about 1 ym can be seen, which is slightly inclined
- Fig. 9a further shows a linear interpolation of
- Interpolation can also be done through a low-pass filter
- Standard deviation ie the distance of the dashed line from the zero line in Fig. 9b, is then taken as the value for the straightness deviation.
- the cutting edge accordingly has a straight-line deviation of less than 2 ⁇ m, in particular approximately 1 ⁇ m. This value can be further improved by the parameters of the invention Processing of the side surfaces and the cutting edge can be optimized.
- Fig. 10 thus represents the radial
- the wavy curve 32 which extends at a distance below the measured values, represents the averaged cutting edge. From this approximation, the average cutting edge becomes an ideal round wheel with flat side surfaces
- FIG. 11 now shows the deviations of the measured values of the curve 30 in FIG. 10 from that at the interpolated cutting edge
- Cutting edge ripple represents.
- the cutting edge thus has a cutting edge waviness of less than 0.3 ym, in particular of about 0.2 ym.
- FIGS. 12 to 15 show evaluations which are directed to the sharpness of the cutting edge 4 and serve to
- FIGS. 12 and 13 give evaluation results for the im
- process according to the invention processed cutting wheel again.
- Cutter flanks are represented by two equalization lines that meet at the cutting edge.
- the curve 42 represents the line-average averaged shape of the cutting edge, the average shape of the cutting edge being obtained from all the lines, passing through all the "pixels" of the image that are the same
- the height value is averaged. It was considered that the
- FIG. 13 shows the corresponding line 52 for the cutting wheel processed by the method according to the invention.
- Two different averaging methods are preferably used.
- the line-average averaged shape of the cutting edge is represented by the values of the measured profile with respect to the maximum value in each line, i. determined based on a non-straightened cutting edge.
- Cutting edge shape approximated circular arc determined.
- the approximate circular arc shape has been described above with reference to FIG.
- FIGS. 12 and 13 show this curve and the measured course of a line.
- the line-wise averaged cutting edge shape 42 deviates from the ideal shape, in particular in the region of the cutting edge.
- Fig. 13 shows averaged line by line
- Cutting edge mold 52 for the cutting wheel machined by the method according to the invention which projects beyond the shape of the geometry approximating the ideal round and unstructured cutting wheel in the region of the cutting edge.
- Cutting edge blunting for Fig. 13 is negative.
- both curves would be identical and the cutting edge blunting would be zero.
- FIGS. 14 and 15 show an evaluation of the angles of the measured cutting edge averaged over all lines in comparison to a geometry approximated to an ideally round and unstructured cutting wheel. This approximate geometry has been explained with reference to FIG. The scaling has been chosen the same in both diagrams, so that the curves of the individual curves can be directly compared with each other.
- the dash-dot line 60 and 70 shown in FIGS. 14 and 15 at an angle of approximately 138 ° in FIG. 14 and of approximately 141 ° represents the cutting edge angle spanned in the approximate geometry between the two edge regions.
- the lines 62 and 72 drawn in FIGS. 14 and 15 represent the cumulative cutting angle.
- the height value of the cutting edge averaged over all lines is first calculated. Thereafter, the mean vertical value on the side surface, which is averaged over all rows, is determined on both sides of the edge of the snow at equal intervals on the right and left.
- the cumulative angle is then the angle defined by the two straight lines between the averaged height value of the cutting edge and the two averaged values in the
- Cutting angle is to be interpreted as follows.
- the width of the curve 62 gives an indication that the cumulative cutting angle already increases sharply from +/- 20 ym and at +/- 10 ym exceeds the angle of about 150 °, ie becomes flatter.
- the shallower angles are therefore a measure of the blunting of the cutting edge.
- the scribe width is considerably lower compared to scribing thick glasses. If the scribe width to the left and to the right of the cutting edge is, for example, only 10 ⁇ m, the edge angle coming into contact with the glass in FIG. 14 is slightly more than 151 °, with a scratch width left and right of the cutting edge of 20 ⁇ m about 144 °. In addition, in FIG. 15, significantly lower fluctuations in the surface structure occur.
- the first 2 pixels in the immediate vicinity of the cutting edge are not filtered (first pixel) or only with a 2X1 low-pass filter (second pixel).
- the starting distance of the cutting edge rounding which defines the distance to the cutting edge at which the continuous curve 66 and 76, starting from the cutting edge for the first time reached a value of 1 degree above the dashed curve 60 and 70, respectively. This value is additionally marked with a cross. For distances to the cutting edge, which are smaller than this starting distance of the cutting edge rounding, the local cutting angle is thus continuously more than 1 ° larger than the middle, to the ideal
- Cutting edge shape approximate cutting angle. This is interpreted as meaning that the rounding of the cutting edge starts from this point. From Fig. 14 it can be seen that the starting point of the cutting edge rounding for the prefabricated cutting wheel is at values of +/- 7 - 10 ym. In contrast, the value of the starting point of the cutting edge rounding in the cutting wheel machined by the method according to the invention according to FIG. 15 is at values of +/- 3-4 ⁇ m. This value also represents a measure of the sharpness and accuracy of the cutting edge. The following can also be read from FIG. 15. The side surfaces have a middle
- Cutting angle to each other which are limited by the angle of two sections, which are on both sides of the cutting edge of the cutting edge to a first distance, here about +/- 250 ym to the cutting edge. This corresponds to the width of the input image and the angle corresponds to the mean cutting angle of the line 70.
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Abstract
The invention relates to a cutting tool, in particular cutting wheels, and a method for producing the same. For the purposes of smoothing the surfaces (6a, 6b) and of sharpening the cutting edge (4), use is made of a method in which at least one side surface, at least in a region adjacent to the cutting edge (4), is subjected to the action of a laser beam, and in which the laser beam is oriented at a shallow angle to the surface of the cutting edge (4). It is thus possible to produce cutting tools with improved properties which satisfy at least one of the following parameters: rectilinear deviation of less than 2 μm, in particular of less than 1 μm, cutting-edge undulation of less than 0.5 μm, in particular of less than 0.3 μm, negative cutting-edge blunting and/or starting distance of the cutting-edge rounding of less than 4 μm, in particular of less than 2 μm.
Description
SCHNEIDWERKZEUG, INSBESONDERE SCHNEIDRÄDCHEN UND VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG UNTER VERWENDUNG EINES GENEIGTEN LASERSTRAHLES CUTTING TOOL, ESPECIALLY CUTTING WHEELS, AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF BY USING A TILTED LASER BEAM
Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug, insbesondere Schneidrädchen und ein Verfahren zu dessen Herstellung. The invention relates to a cutting tool, in particular cutting wheel and a method for its production.
Schneidwerkzeuge und Schneidrädchen der in Frage kommenden Art dienen insbesondere zum Schneiden oder Ritzen spröder Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas. Zur Leistungssteigerung in derartigen Bearbeitungs- und Cutting tools and cutting wheels of the type in question are used in particular for cutting or scoring brittle materials, such as ceramic and / or glass. To increase performance in such processing and
Schneidprozessen werden definierte und vorzugsweise entlang der Werkzeugkante reproduzierbare bzw. gleichmäßige Cutting processes are defined and preferably reproducible along the edge of the tool
Kantengeometrien angestrebt. Insbesondere ist die Herstellung einer gleichmäßig scharfen Geometrie schwierig. Aspired edge geometries. In particular, it is difficult to produce a uniformly sharp geometry.
Zuvor genannte aus dem Stand der Technik bekannte Previously known from the prior art
Schneidräder streben eine möglichst glatte Schneidkante an. Damit können glatte Schneidkanten insbesondere in Cutting wheels strive for a smooth cutting edge. This allows smooth cutting edges, especially in
Glaswerkstücken erzielt werden. Glass workpieces are achieved.
Die Patentschrift EP 0 773 194 Bl offenbart ein The patent EP 0 773 194 Bl discloses a
Schneidrädchen aus polykristallinem Material, insbesondere aus Diamantmaterial, das mit einer Zahnstruktur entlang des Schneidrädchenumfangs versehen ist. Mit dieser Ausgestaltung des Schneidrädchens soll zur Verbesserung des A cutting wheel of polycrystalline material, in particular of diamond material, provided with a tooth structure along the circumference of the cutting wheel. With this embodiment of the cutting wheel is to improve the
Schneidergebnisses insbesondere ein Abrutschen des Cutting result in particular a slipping of the
Schneidrädchens auf der Oberfläche des Schneidguts während des beim Schneidvorgang bewirkten Abrollens verhindert werden .
Ein Verfahren zur Herstellung eines Schneidrädchens mit einer Zahnstruktur wird in der Patentanmeldung EP 1 666 426 AI offenbart, gemäß der die Zahnstruktur mittels eines Schneidrädchens be prevented on the surface of the cutting material during the rolling caused during the cutting process. A method for producing a cutting wheel with a tooth structure is disclosed in the patent application EP 1 666 426 A1, according to which the tooth structure by means of a
Schleifwerkzeugs in die Schneidkante des Schneidrädchens eingeschliffen wird. Nachteilig bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Schneidrädern ist jedoch, dass die durch den Schneidvorgang im Schneidgut erzeugten Risse zu Grinding tool is ground into the cutting edge of the cutting wheel. A disadvantage of these cutting wheels known from the prior art, however, is that the cracks generated by the cutting process in the material to be cut too
Bruchkanten mit einer für heutige Anwendungen nicht immer optimalen Kantenqualität führen. Break edges with an edge quality that is not always optimal for today's applications.
Die WO 2009/036742 offenbart ein Schneidrädchen mit einer umfangseitigen Struktur aus vorstehenden Zähnen und WO 2009/036742 discloses a cutting wheel with a peripheral structure of protruding teeth and
dazwischen liegenden Zahnzwischenräumen, die ein verbessertes Schneidverhalten zeigen. Die WO 2009/036743 offenbart einintervening interdental spaces, which show improved cutting behavior. WO 2009/036743 discloses a
Verfahren zur Herstellung eines solchen Schneidrädchens, bei dem mittels eines gepulsten Laserstrahls die Oberfläche eines vorgefertigten Schneidrädchens ohne Zahnstruktur an Method for producing such a cutting wheel, in which by means of a pulsed laser beam, the surface of a prefabricated cutting wheel without tooth structure on
vorgegebenen Stellen entlang der Schneidkante und im zur Schneidkante angrenzenden Bereich der Seitenflächen Material abgetragen wird. Bei dieser Strukturierung wird der predetermined locations along the cutting edge and in the area adjacent to the cutting edge region of the side surfaces material is removed. In this structuring of the
Laserstrahl im Wesentlichen im rechten Winkel zur Laser beam substantially at right angles to
Seitenfläche aufgebracht, um einen möglichst intensiven Side surface applied to the most intense possible
Materialabtrag zu erreichen und die Herstellungszeiten zu reduzieren. To achieve material removal and to reduce the production times.
Bei der Herstellung von Schneidrädern mittels In the manufacture of cutting wheels by means of
Schleifverfahren oder mittels Laserbearbeitung besteht allgemein das Problem von Abrundungen bzw. lokalen Ausbrüchen gerade entlang der Schneidkante und der daran angrenzendenGrinding or laser machining generally has the problem of rounding or local breakouts just along the cutting edge and adjacent thereto
Seitenflächen. Diese Abrundungen bzw. Ausbrüche sind bedingt durch den Herstellprozess lokal unterschiedlich.
Bei der Herstellung von Schneidrädern zum Ritzen von Glas bestehen bei einigen Problemstellungen besondere Side faces. These roundings or outbreaks are locally different due to the manufacturing process. In the manufacture of cutting wheels for scribing glass, some problems are particular
Anforderungen an die Schneidkante. Wird bei einigen Requirements for the cutting edge. Will with some
Anwendungen ein reproduzierbarer, aber bewusst rauer Schliff - verbunden mit lokalen Ausbrüchen entlang der Schneidkante - eingesetzt, so strebt man bei anderen Anwendungen eine ideal gleichmäßige und scharfe Schneidkante an. Derartige Applications with a reproducible but deliberately rough cut - combined with local breakouts along the cutting edge - are sought in other applications for an ideally uniform and sharp cutting edge. such
Anwendungen bestehen beispielsweise bei Schneidrädern zum Ritzen von Dünnglas, das beispielsweise in der Applications exist for example in cutting wheels for scribing thin glass, for example, in the
Displayindustrie eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft daher vorzugsweise Schneidwerkzeuge und insbesondere Display industry is used. The invention therefore preferably relates to cutting tools and in particular
Schneidräder für die letztgenannte Anwendung. Bedingt durch den Schleifprozess oder durch die Cutter wheels for the latter application. Due to the grinding process or by the
Laserbearbeitung tritt bei den vorgefertigten Schneidrädern eine Abrundung bereits in einem im Vergleich zur Laser processing occurs in the prefabricated cutting wheels a rounding already in one compared to
Eindringtiefe des Schneidrädchens relativ großen Abstand zur Schneidkante auf, der im Rahmen dieser Beschreibung Penetration depth of the cutting wheel relatively large distance from the cutting edge, in the context of this description
„Startabstand Schneidkantenverrundung" bezeichnet wird. "Starting distance cutting edge rounding" is called.
Die reale mittlere Schneidkante tritt dadurch gegenüber der genäherten mittleren Schneidkante um einen Abstand zurück, der im Rahmen dieser Beschreibung als The real central cutting edge thereby recedes from the approximated central cutting edge by a distance which in the context of this description is referred to as
„Schneidkantenabstumpfung" bezeichnet wird. "Cutting edge blunting" is called.
Durch die Unregelmäßigkeit des Schliffes oder der Due to the irregularity of the cut or the
Laserbearbeitung sind die Geradlinigkeitsabweichung und die Schneidkantenwelligkeit recht hoch. Laser processing, the straightness deviation and the cutting edge ripple are quite high.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, in der Makrogeometrie bereits vorgefertigte
Seitenflächen eines Schneidwerkzeugs, insbesondere eines Schneidrädchens, und eine durch die Seitenflächen gebildete Schneidkante so zu behandeln, dass eine möglichst scharfe und gleichmäßige Oberflächen aufweisende Schneidkante entsteht. Thus, the present invention is based on the technical problem already prefabricated in the macrogeometry To treat side surfaces of a cutting tool, in particular a cutting wheel, and a cutting edge formed by the side surfaces so that the sharpest possible and uniform surfaces having cutting edge.
Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Glätten einer Oberfläche eines vorgefertigten Schneidwerkzeugs, insbesondere Schneidrädchens mit zwei Seitenflächen, die unter einem Winkel zueinander verlaufen und eine Schneidkante bilden, gelöst, bei dem zumindest eine Seitenfläche zumindest in einem zur The above-indicated technical problem is inventively solved by a method for smoothing a surface of a prefabricated cutting tool, in particular cutting wheel with two side surfaces which extend at an angle to each other and form a cutting edge, wherein at least one side surface at least in one of
Schneidkante angrenzenden Bereich mit einem Laserstrahl beaufschlagt wird und bei dem der Laserstrahl unter einen flachen Winkel zur Oberfläche der Seitenkante ausgerichtet ist. Cutting edge adjacent area is exposed to a laser beam and in which the laser beam is aligned at a shallow angle to the surface of the side edge.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher auch als The inventive method can therefore also as
Laserschleifen oder Laserglätten bezeichnet werden. Unter einem Laserstrahl wird ein gerichteter Strahl Laser grinding or laser smoothing are called. Under a laser beam becomes a directed beam
elektromagnetischer Strahlung verstanden, wobei die Electromagnetic radiation understood, the
Wellenlänge nicht notwendiger Weise im sichtbaren Bereich liegen muss, sondern auch Wellenlängen im infraroten oder ultravioletten Bereich eingesetzt werden können. Der Ausgangspunkt für die vorliegende Erfindung sind die zuvor beschriebenen Schneidrädchen für die Bearbeitung spröder Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas. Gleichwohl betrifft die Erfindung generell Schneidwerkzeuge, bei denen es auf ein hohes Maß an Präzision der Wavelength does not necessarily have to be in the visible range, but also wavelengths in the infrared or ultraviolet range can be used. The starting point for the present invention are the previously described cutting wheels for working brittle materials, such as ceramic and / or glass. Nevertheless, the invention relates generally to cutting tools, which require a high degree of precision
Schneidflächen und der Schneidkanten zum Schneiden beliebiger Materialien ankommt. Somit kann die nachfolgend beschriebene Erfindung auch auf Werkzeuge wie Messer, Sägen, Bohrer,
Fräswerkzeuge, Schneidplatten und ähnliche Werkzeuge Cutting surfaces and the cutting edges for cutting any materials arrives. Thus, the invention described below can also be applied to tools such as knives, saws, drills, Milling tools, inserts and similar tools
Anwendung finden. Bei sämtlichen Werkzeugen tritt die Find application. For all tools, the
Bearbeitungswirkung durch eine scharfkantige Schneide ein, auch wenn der Vorgang selbst nicht in allen Fällen als Machining effect by a sharp-edged cutting edge, even if the process itself is not in all cases
Schneiden, sondern als Sägen, Bohren, Zerspanen oder Drehen / Fräsen bezeichnet wird. Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung basiert auf der beispielhaften Anwendung auf Cutting, but as sawing, drilling, machining or turning / milling is called. The following description of the invention is based on the exemplary application
Schneidrädchen für die Bearbeitung spröder Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas, die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt. Cutting wheels for working brittle materials, such as ceramic and / or glass, but the invention is not limited to this application.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, mittels einer geeigneten Strahlführung derart Material abzutragen, dass im Vergleich zum Stand der Technik schärfere und gleichmäßigere According to the invention, it has been recognized to remove material by means of a suitable beam guidance in such a way that, in comparison with the prior art, sharper and more uniform
Schneidkanten hergestellt werden können. Dabei sollen Orte mit großen Schneidkantenabrundungen wie auch Orte mit Cutting edges can be produced. These are places with large Schneidabantenabundungen as well as places with
geringen Abrundungen in etwa die gleiche Kantengeometrie überführt werden. Dazu werden an den beiden Seitenflächen des vorgefertigten Schneidrädchens Unebenheiten geglättet und an der Schneidkante, insbesondere in Bereichen mit großen slight rounding be transferred to about the same edge geometry. For this purpose, bumps are smoothed on the two side surfaces of the prefabricated cutting wheel and on the cutting edge, especially in areas with large
Schneidkantenabrundungen gezielt weniger Material abgetragen. Cutting edge rounding targeted less material removed.
Der Effekt, dass an den beiden Seitenflächen Unebenheiten geglättet werden und an der Schneidkante insbesondere in Bereichen mit großen Schneidkantenabrundungen gezielt weniger Material abgetragen wird, wird dadurch erreicht, dass der Laserstrahl in einem flachen Winkel, also relativ tangential zur Oberfläche der Seitenflächen des Schneidrädchens geführt wird. Hervorstehende Spitzen auf den Seitenflächen bieten so eine große Angriffsfläche für die Laserstrahlung, The effect of smoothing out unevennesses on the two side surfaces and deliberately removing less material at the cutting edge, particularly in areas with large cutting edge roundings, is achieved by guiding the laser beam at a shallow angle, ie relatively tangentially to the surface of the side surfaces of the cutting wheel , Projecting tips on the side surfaces thus provide a large surface for the laser radiation,
zurückstehende Bereiche und insbesondere Abrundungen an der Schneidkante eine geringere Angriffsfläche. Hierdurch tritt
der Effekt der Glättung von Unebenheiten auf den Seitenflächen und der Schärfung der Schneidkante auf. recessed areas and in particular rounding on the cutting edge a smaller attack surface. This occurs the effect of smoothing unevenness on the side surfaces and sharpening of the cutting edge.
Unter einem flachen Winkel wird vorliegend Winkel in einem Winkelbereich weniger als 45°, vorzugsweise von 5° bis 45°, insbesondere 10° bis 30° verstanden. Die genaue Einstellung des Winkels hängt von den Randbedingungen wie Material, Größe des zu erzielenden Materialabtrags, Laserleistung und - weilenlänge, Schneidwinkel und/oder Radius des In the present case, a low angle is understood to mean angles in an angular range of less than 45 °, preferably of 5 ° to 45 °, in particular 10 ° to 30 °. The exact setting of the angle depends on the boundary conditions such as material, size of the material removal to be achieved, laser power and length, cutting angle and / or radius of the
Schneidrädchens ab. Cutting wheel off.
Die Verkippung des eintreffenden Laserstrahls zur The tilt of the incoming laser beam to
Seitenfläche des Schneidrädchens soll also innerhalb eines Winkelbereiches eingestellt werden, um den erfindungsgemäßen Erfolg zu gewährleisten. Hierdurch wird der Fokus in derSide surface of the cutting wheel should therefore be adjusted within an angular range in order to ensure the success of the invention. This will be the focus in the
Längsachse je nach Einstrahlwinkel um etwa das 2- fache bis 12- fache vergrößert. Um eine hinreichende Intensität für einen genügenden Materialabtrag zu erreichen, wird Depending on the angle of incidence, the longitudinal axis is enlarged approximately 2-fold to 12-fold. In order to achieve a sufficient intensity for a sufficient material removal, is
vorzugsweise eine Strahlaufweitung vorgenommen, die bei der anschließenden Fokussierung den Fokusdurchmesser verkleinert, hier beispielhaft auf ungefähr 10 bis 50 ym. preferably made a beam expansion, which reduces the focus diameter in the subsequent focusing, here for example to about 10 to 50 ym.
Das Verfahren kann schon allein durch die Anwendung auf einer Seitenfläche zu einer verbesserten Geometrie der Schneidkante führen. Jedoch ist es bevorzugt, das erfindungsgemäße The method can lead to an improved geometry of the cutting edge just by the application on a side surface. However, it is preferred that the invention
Verfahren auf beiden Seitenflächen anzuwenden. Apply method on both sides.
Das Verfahren wird bevorzugt so ausgeführt, dass der The method is preferably carried out so that the
Laserstrahl auf den zur Schneidkante angrenzenden Bereich der Seitenflächen fokussiert wird. Dadurch wird in dem für die Qualität der Schneidkante wichtigen Bereich eine genügende Abtragsleistung auf das Schneidrädchen aufgebracht.
Gleichzeitig ist an den Seitenflächen in größerem Abstand zur Schneidkante nur eine geringere und mit zunehmendem Abstand kleiner werdende, schließlich nicht mehr hinreichende Laser beam is focused on the cutting edge adjacent area of the side surfaces. As a result, a sufficient removal rate is applied to the cutting wheel in the area important for the quality of the cutting edge. At the same time on the side surfaces at a greater distance from the cutting edge only a smaller and smaller with increasing distance, eventually not sufficient
Intensität vorhanden. Intensity available.
Das zuvor beschriebene Verfahren kann mit unterschiedlichen Laserquellen durchgeführt werden, die je nach Anwendung und Material des Schneidwerkzeugs bzw. Schneidrädchens The method described above can be performed with different laser sources, depending on the application and material of the cutting tool or Schneidrädchens
unterschiedlich sein können. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, einen gepulsten Laser zu verwenden. can be different. It has proven to be advantageous to use a pulsed laser.
Der gepulst betriebene Laserstrahl hat den Vorteil, dass innerhalb jedes Laserpulses eine ausreichende Leistungsdichte erreicht werden kann. Durch die Verwendung eines gepulsten Lasers wird die Seitenfläche des Schneidrädchens jeweils nur in dem vom Fokus erfassten Bereich punktuell und nur für eine kurze Zeitdauer erfasst. Jedoch kann durch eine geeignete Verfahrensführung erreicht werden, dass die gesamten zu bearbeitenden Abschnitte der Seitenflächen weitgehend The pulsed laser beam has the advantage that within each laser pulse a sufficient power density can be achieved. By using a pulsed laser, the side surface of the cutting wheel is only detected selectively and only for a short period of time in each case in the area covered by the focus. However, can be achieved by a suitable process management that the entire machined portions of the side surfaces largely
gleichmäßig mit Laserlicht beaufschlagt werden. be applied uniformly with laser light.
Die Erfindung ist aber nicht auf die Anwendung eines However, the invention is not based on the application of a
gepulsten Lasers beschränkt. So ist die Anwendung eines Dauerstrichlasers bei Materialien möglich, die eine geringere Laserleistung zum Abtragen von Material benötigen. In diesem Fall wird eine besonders gleichmäßige Bearbeitung erreicht, da keine durch einzelne zeitlich beabstandete Laserpulse Feinstruktur in der Seitenfläche und der Schneidkante limited to pulsed laser. Thus, it is possible to use a continuous wave laser for materials that require less laser power for removing material. In this case, a particularly uniform processing is achieved, since no single-spaced laser pulses in the side surface and the cutting edge by individual time-spaced
entstehen kann. Vorzugsweise wird dazu während der Anwendung des can arise. Preferably, during the application of the
Laserstrahls, unabhängig davon, ob der Laserstrahl gepulst oder ungepulst erzeugt wird, das Schneidrädchen derart
gedreht, dass im Wesentlichen der zu bearbeitende Bereich der Seitenfläche mit dem Laserstrahl beaufschlagt wird. Dazu kann das Schneidrädchen kontinuierlich oder in separaten Schritten gedreht werden. Laser beam, regardless of whether the laser beam is pulsed or unpulsed, the cutting wheel so rotated so that essentially the area of the side surface to be machined is exposed to the laser beam. For this purpose, the cutting wheel can be rotated continuously or in separate steps.
Des Weiteren kann während der Laserbearbeitung die relative Position des Laserfokus zur Seitenfläche kontinuierlich oder in einzelnen Schritten verstellt werden. Durch die Furthermore, during laser processing, the relative position of the laser focus to the side surface can be adjusted continuously or in individual steps. By the
Verstellung des Laserstrahls relativ zur Seitenfläche wird sichergestellt, dass ein Abschnitt der Seitenfläche, der breiter als die Fokuslänge ist, nacheinander mit dem Adjusting the laser beam relative to the side surface ensures that a portion of the side surface which is wider than the focal length, successively with the
Laserstrahl beaufschlagt wird. Laser beam is applied.
Bei einer Änderung der relativen Position des Laserstrahls auf der Seitenfläche gibt es verschiedene Möglichkeiten, ob und wie die Ausrichtung des Laserstrahls nachgeführt wird. Für die jeweiligen Nachführungen werden geeignete, an sich bekannte Optiken eingesetzt. Zunächst ist es möglich, dass der Laserstrahl parallel zur Ausbreitungsrichtung unter Beibehaltung des Winkels zur When changing the relative position of the laser beam on the side surface, there are various possibilities as to whether and how the alignment of the laser beam is tracked. For the respective tracking suitable, known per se optics are used. First, it is possible that the laser beam parallel to the propagation direction while maintaining the angle to
Seitenfläche verstellt wird. Durch die gleiche Side surface is adjusted. By the same
Winkelausrichtung des Laserstrahls wird eine weitgehend gleichmäßige Bearbeitung der Seitenfläche erreicht, auch wenn einige Bereiche der Seitenflächen weniger als andere im Fokus liegen, wenn der Fokus nicht nachgeführt wird. Angular alignment of the laser beam is achieved a substantially uniform processing of the side surface, even if some areas of the side surfaces are less in focus than others, if the focus is not tracked.
Alternativ dazu kann auch der Winkel des Laserstrahls während des Verstellens des Laserstrahls relativ zur Seitenfläche verändert werden. So kann beispielsweise der Winkel im Alternatively, the angle of the laser beam during the adjustment of the laser beam relative to the side surface can be changed. For example, the angle in the
Bereich der Schneidkante geringer, also flacher als in den
Bereichen eingestellt werden, die beabstandet zur Schneidkante angeordnet sind. Area of the cutting edge less, that is flatter than in the Be set areas that are spaced from the cutting edge.
Zusätzlich zum Einstellen der Strahlausrichtung des In addition to adjusting the beam alignment of the
Laserstrahls kann der relative Abstand des Fokus zur Laser beam can be the relative distance of the focus to the
Seitenfläche entweder beibehalten oder verändert werden. Wird jeweils der Fokusabstand nachgeführt und im Wesentlichen gleich gehalten, dann wird dadurch ebenfalls eine Side area either maintained or changed. If in each case the focus distance tracked and maintained substantially the same, then this is also a
gleichmäßigere Bearbeitung erreicht. Wird hingegen der achieved more even processing. Will, however, the
Fokusabstand verändert oder gar nicht nachgeführt, so kann die Wirkung des Laserstrahls auf unterschiedliche Bereiche der Seitenfläche verändert werden. Beispielsweise ist es somit möglich, die Intensität des Laserstrahls im Bereich der Schneidkante zu erhöhen und in Richtung eines größeren Focus distance changed or not tracked, so the effect of the laser beam can be changed to different areas of the side surface. For example, it is thus possible to increase the intensity of the laser beam in the region of the cutting edge and in the direction of a larger one
Abstands zur Schneidkante zu verringern. Distance to reduce the cutting edge.
Das Bearbeiten der Oberfläche mit einem stufenweisen oder kontinuierlichen Verstellen der Position des Fokus relativ zur Seitenfläche des Schneidrädchens kann in vorteilhafter Weise während einer kontinuierlichen Drehung des The machining of the surface with a stepwise or continuous adjustment of the position of the focus relative to the side surface of the cutting wheel can advantageously during a continuous rotation of the
Schneidrädchens durchgeführt werden. Dadurch werden entweder separate Spuren bearbeitet oder der Laserstrahl fährt eine Spiralkurve von außen, also startend von einem größeren Cutting wheels are performed. As a result, either separate tracks are processed or the laser beam drives a spiral curve from the outside, so starting from a larger
Abstand zur Schneidkante über die Schneidflanke bis zur Distance to the cutting edge over the cutting edge to the
Schneidkante bzw. über diese hinaus ab. Der Spurversatz sollte so gewählt werden, dass bei einer Seitenfläche Cutting edge or beyond this. The track offset should be chosen so that with one side surface
ausreichend viele Spuren (Umdrehungen) abgefahren werden, um eine vollständig überlappende Bearbeitung der Seitenfläche zu erreichen. Der Laserstrahl kann dabei in etwa auf die a sufficient number of tracks (revolutions) are traveled to achieve a fully overlapping processing of the side surface. The laser beam can be approximately on the
Schneidkante fokussiert sein, um hier eine maximale Cutting edge to be focused here to a maximum
Leistungsdichte der Laserstrahlung zu haben. Eine der oben
bereits beschriebenen Änderungen der Strahlführung kann während der Bearbeitung ebenfalls gewählt werden. To have power density of the laser radiation. One of the above Changes in the beam guidance already described can also be selected during machining.
Das oben aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß durch Schneidwerkzeuge und insbesondere Schneidrädchen gelöst, die sich durch unterschiedliche unabhängige Merkmale vom Stand der Technik unterscheiden. Diese verschiedenen Merkmale ergeben sich erstmals durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, können aber auch durch andere Herstellungsverfahren erreichbar sein. The above-indicated technical problem is solved according to the invention by cutting tools and in particular cutting wheels, which differ by different independent features from the prior art. These various features arise for the first time by the application of the method according to the invention, but can also be achieved by other manufacturing methods.
Des Weitern gilt für alle nachfolgend beschriebenen Merkmale des Schneidwerkzeugs, dass die Parameterwerte aus einer dreidimensionalen Messung des räumlichen Verlaufes eines Abschnittes der Schneidkante bestimmt werden. Der Messbereich weist dabei beispielsweise und die Erfindung nicht Furthermore, for all features of the cutting tool described below, the parameter values are determined from a three-dimensional measurement of the spatial profile of a section of the cutting edge. The measuring range has, for example, and the invention not
beschränkend eine Länge in Richtung der Schneidkante von ca. 500 ym und eine Breite quer zur Schneidkante zu beiden Seiten von ca. 250ym, also insgesamt von ebenfalls ca. 500 ym auf. Beispielsweise kann dafür die Weißlicht-Interferometer eingesetzt werden, das mit einer Genauigkeit von etwa 1 ym den räumlichen Verlauf der Seitenflächen und der Schneidkante bestimmen kann. Wird dabei vorzugsweise die konfokale limiting a length in the direction of the cutting edge of about 500 ym and a width across the cutting edge on both sides of about 250ym, so a total of about 500 ym on. For example, the white light interferometer can be used for this, which can determine the spatial course of the side surfaces and the cutting edge with an accuracy of approximately 1 μm. Is preferably the confocal
Mikroskopie eingesetzt, so beträgt die laterale Auflösung je nach Objektiv ca. lym bzw. weniger als lym, die Microscopy used, the lateral resolution is depending on the lens about lym or less than lym, the
Tiefenauflösung liegt dagegen unter lym. Aus den Daten einer Messung können dann für beliebig vorgegebene Abschnitte der Seitenflächen und/oder der Schneidkante, insbesondere zeilen- oder flächenweise, der reale Verlauf und Mittelwerte gebildet werden, die dann in Relation miteinander gebracht und In contrast, depth resolution is below lym. From the data of a measurement can then be formed for any given sections of the side surfaces and / or the cutting edge, in particular line or area wise, the real course and mean values, which then brought into relation with each other and
Merkmale des Schneidwerkzeugs abgeleitet werden.
Die Erfindung betrifft zunächst ein Schneidwerkzeug, Characteristics of the cutting tool are derived. The invention first relates to a cutting tool,
insbesondere Schneidrädchen zum Schneiden spröder especially cutting wheels for cutting brittle
Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas, mit zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander verlaufenden Materials, such as ceramic and / or glass, with two at a predetermined angle to each other
Seitenflächen und mit einer durch die Seitenflächen Side surfaces and with one through the side surfaces
gebildeten Schneidkante, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Seitenflächen einen mittleren Schneidwinkel zueinander aufweisen, der durch den Winkel zweier Abschnitte, die zu beiden Seiten der Schneidkante von der Schneidkante bis zu einem ersten Abstand zur Schneidkante begrenzt sind, bestimmt ist, und dass der Winkel zwischen zwei Abschnitten der formed cutting edge, which is characterized in that the side surfaces have an average cutting angle to each other, which is determined by the angle of two sections which are bounded on both sides of the cutting edge of the cutting edge to a first distance to the cutting edge, and that the angle between two sections of the
Seitenflächen, die in einem Bereich zwischen einem zweiten Abstand nahe der Schneidkante und einem gegenüber dem ersten Abstand geringeren dritten Abstand begrenzt sind, kleiner als der mittlere Schneidwinkel ist. Side surfaces bounded in a range between a second distance near the cutting edge and a third distance smaller than the first distance is smaller than the average cutting angle.
Mit anderen Worten ausgedrückt, verlaufen die beiden In other words, the two are lost
Abschnitte der Seitenflächen in direkter Nachbarschaft zur Schneidkante steiler als der mittlere Schneidwinkel Sections of the side surfaces in the direct vicinity of the cutting edge steeper than the average cutting angle
zueinander, der über einen breiteren Bereich bestimmt wird. Da es beim Eindringen der Schneidkante zunächst auf den vordersten Abschnitt der Schneidkante ankommt, ist es to each other, which is determined over a wider range. Since it first arrives at the foremost portion of the cutting edge when the cutting edge penetrates, it is
vorteilhaft, wenn dieser Bereich steiler also spitzer als der sich anschließende Teil der Seitenflächen zuläuft. advantageous if this area is steeper so sharper than the adjoining part of the side surfaces.
Beispielsweise dringt bei der Glasbearbeitung mit einem For example, when glass processing penetrates with a
Schneidrädchen die Schneidkante zwischen 10 ym und 30ym, je nach Glasstärke zu beiden Seiten der Schneidkante in die Glasoberfläche ein. Der daraus resultierende Bereich, bei dem das Glas eine Schädigung erfährt, wird auch Ritzbreite genannt. Wenn nun insbesondere in dieser Breite die Slicing the cutting edge between 10 ym and 30ym, depending on the glass thickness on both sides of the cutting edge in the glass surface. The resulting area where the glass undergoes damage is also called scratch width. If now in particular in this width the
Seitenflächen unter einem spitzeren Winkel als der Rest der Seitenflächen aufeinander zulaufen, dann wirkt sich dieses
positiv auf die Qualität des Schneidvorgangs und auf die Standzeit des Schneidwerkzeugs aus. Side surfaces at a more acute angle than the rest of the side surfaces converge, then this affects positive for the quality of the cutting process and for the life of the cutting tool.
Die Erfindung betrifft auch ein Schneidwerkzeug, insbesondere Schneidrädchen zum Schneiden spröder Materialien, The invention also relates to a cutting tool, in particular cutting wheel for cutting brittle materials,
beispielsweise Keramik und/oder Glas, mit zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander verlaufenden Seitenflächen und mit einer durch die Seitenflächen gebildeten Schneidkante, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante eine Geradlinigkeitsabweichung von weniger als 2 ym, insbesondere von weniger als 1 ym aufweist. For example, ceramic and / or glass, with two at a predetermined angle to each other extending side surfaces and with a cutting edge formed by the side surfaces, which is characterized in that the cutting edge has a straightness deviation of less than 2 ym, in particular less than 1 ym.
Für die Bestimmung der Größe der Geradlinigkeitsabweichung wird der gemessene räumliche Verlauf der Schneidkante mit einem interpolierten linearen Verlauf der Schneidkante verglichen . For the determination of the magnitude of the straightness deviation, the measured spatial progression of the cutting edge is compared with an interpolated linear course of the cutting edge.
Dazu wird zunächst anhand des in jeder quer zur Schneidkante verlaufenden Zeile der aufgenommenen Messdaten der Abschnitt der höchsten Erhebung, also den größten Höhenwerten bestimmt und dessen Mittelpunkt als Position der Schneidkante in dieser Zeile festgelegt. Daraus ergibt sich aus den Messdaten über eine Länge von ca. 500 ym der reale Verlauf der For this purpose, the section of the highest elevation, ie the largest elevation values, is first determined on the basis of the line of the recorded measurement data running transversely to the cutting edge, and its center is defined as the position of the cutting edge in this line. From this results from the measurement data over a length of approx. 500 ym the real course of the
Schneidkante. Aus diesen um eine ideale Schneidlinie Cutting edge. From these an ideal cutting line
schwankenden Werten wird zunächst ein interpolierter, also geglätteter linearer Verlauf bestimmt. Danach wird für jeden gemessenen Wert des Verlaufes der Schneidkante der Abstand zum interpolierten linearen Verlauf berechnet und die fluctuating values, an interpolated, ie smoothed, linear curve is first determined. Then, for each measured value of the course of the cutting edge, the distance to the interpolated linear course is calculated and the
Standardabweichung des realen Verlaufes vom interpolierten Verlauf stellt dann den Wert der Geradlinigkeitsabweichung dar .
Die angegebenen erfindungsgemäßen Werte von kleiner 2 ym und insbesondere kleiner 1 ym für die Geradlinigkeitsabweichung weisen den Vorteil auf, dass die Schnittlinie eines solchen Werkzeugs so gerade verläuft, dass sich die beim Schneiden in das Material des zu schneidenden Werkstücks eingebrachte Störung entlang von im Material enthaltenen Strukturen ausbreiten kann. Somit kann das Schneiden, also das Standard deviation of the real progression from the interpolated curve then represents the value of the straight-line deviation. The stated values according to the invention of less than 2 μm and in particular less than 1 μm for the straightness deviation have the advantage that the cutting line of such a tool runs so straight that the disturbance introduced during cutting into the material of the workpiece to be cut extends along that contained in the material Structures can spread. Thus, the cutting, so the
Auftrennen des Materials einfacher und mit geringerer Kraft ausgeführt werden. Die Präzision des Schneidens wird dadurch ebenfalls verbessert. Separating the material can be done easier and with less force. The precision of the cutting is thereby also improved.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schneidwerkzeug, The invention further relates to a cutting tool,
insbesondere Schneidrädchen zum Schneiden spröder especially cutting wheels for cutting brittle
Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas, mit zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander verlaufenden Materials, such as ceramic and / or glass, with two at a predetermined angle to each other
Seitenflächen und mit einer durch die Seitenflächen Side surfaces and with one through the side surfaces
gebildeten Schneidkante, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante eine Schneidkantenwelligkeit von weniger als 0,5 ym, insbesondere von weniger als 0,3 ym aufweist. formed cutting edge, characterized in that the cutting edge has a cutting edge waviness of less than 0.5 ym, in particular less than 0.3 ym.
Für die Bestimmung des Wertes der Schneidkantenwelligkeit wird der gemessene räumliche Verlauf der Schneidkante mit einem an einen interpolierten Verlauf der Schneidkante angenäherten Kreisbogen verglichen. For the determination of the value of the cutting edge waviness, the measured spatial progression of the cutting edge is compared with a circular arc approximated to an interpolated course of the cutting edge.
Dazu wird zunächst anhand des in jeder quer zur Schneidkante verlaufenden Zeile der aufgenommenen Messdaten der Abschnitt der höchsten Erhebung, also den größten Höhenwerten bestimmt. Daraus ergibt sich beispielsweise über eine Länge von ca. 500 ym der reale Verlauf der Schneidkante als Folge von For this purpose, the section of the highest elevation, ie the largest elevation values, is first determined on the basis of the line of the recorded measurement data running in each transverse to the cutting edge. This results, for example, over a length of about 500 ym, the real course of the cutting edge as a result of
Höhenwerten. Aus diesen um eine ideale kreisbogenförmige Schneidlinie radial schwankenden Höhenwerten wird zunächst
der Verlauf der Schneidkante mit geringstem Fehler durch einen Kreisausschnitt angenähert. An den interpolierten Height values. These height values, which fluctuate radially around an ideal circular-arc-shaped cutting line, are initially determined the course of the cutting edge with the slightest error approximated by a circular cutout. At the interpolated
Verlauf wird - im Falle eines runden Schneidwerkzeugs wie ein Schneidrädchen - ein Kreisbogen angenähert, der den idealen radialen Verlauf der Schneidkante darstellt. Bei gerade verlaufenden Schneidkanten wird dagegen eine Gerade an den interpolierten Verlauf angenährt. Danach wird für jeden gemessenen Höhenwert des radialen Verlaufes der Schneidkante der Abstand zum angenäherten idealen Verlauf berechnet und die Standardabweichung des realen Verlaufes vom angenäherten Verlauf stellt dann den Wert der Schneidkantenwelligkeit dar. Course is - in the case of a round cutting tool like a cutting wheel - approximated a circular arc, which represents the ideal radial course of the cutting edge. In straight cutting edges, however, a straight line is approximated to the interpolated course. Thereafter, for each measured height value of the radial path of the cutting edge, the distance to the approximated ideal path is calculated, and the standard deviation of the real path from the approximate path then represents the value of the cutting edge waviness.
Die angegebenen Werte der Schneidkantenwelligkeit von weniger als 0,5 ym, insbesondere von weniger als 0,3 ym weisen den Vorteil auf, dass die Schneidkante so wenig von einer idealen Schneidkante in Richtung quer zur Schneirichtung abweicht, dass während des Schneidvorgangs die Schneidkante gleichmäßig in das zu schneidende Werkstück eindringen kann. Für ein Schneidrädchen bedeutet dieses, dass die Schneidkante nur sehr gering von einem idealen Kreisbogen abweicht. The indicated values of the cutting edge waviness of less than 0.5 μm, in particular of less than 0.3 μm, have the advantage that the cutting edge deviates so little from an ideal cutting edge in the direction transverse to the snow direction that during the cutting process the cutting edge is uniform can penetrate the workpiece to be cut. For a cutting wheel this means that the cutting edge deviates very little from an ideal arc.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Schneidwerkzeug, The invention also relates to a cutting tool,
insbesondere Schneidrädchen zum Schneiden spröder especially cutting wheels for cutting brittle
Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas, mit zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander verlaufenden Materials, such as ceramic and / or glass, with two at a predetermined angle to each other
Seitenflächen und mit einer durch die Seitenflächen Side surfaces and with one through the side surfaces
gebildeten Schneidkante, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante eine negative Schneidkantenabstumpfung aufweist . formed cutting edge, which is characterized in that the cutting edge has a negative Schneidkantenabuntpfung.
Die Schneidkantenabstumpfung stellt ein Maß dafür dar, wie weit der Mittelwert der aus den Messdaten in radialer
Richtung ermittelten Maximalwerte der realen Schneidkante im Mittel vom radialen Verlauf der mittleren Schneidkante abweicht. Der Verlauf der mittleren Schneidkante ergibt sich aus der Schnittlinie der beiden gemittelten räumlichen The cutting edge truncation represents a measure of how far the average of the measured data in radial Direction determined maximum values of the real cutting edge in the middle deviates from the radial course of the central cutting edge. The course of the mean cutting edge results from the intersection of the two averaged spatial
Verläufe der Seitenflächen, die die Schneidkante bilden. Der Wert der Schneidkantenabstumpfung ist positiv, wenn die reale Schneidkante unterhalb der mittleren Schneidkante verläuft, also abgestumpft ist. Der Wert ist negativ, wenn die reale Schneidkante oberhalb der mittleren Schneidkante verläuft, also weiter vorragt. Es ist offensichtlich, dass eine Gradients of the side surfaces that form the cutting edge. The value of the cutting edge blunting is positive when the real cutting edge is below the middle cutting edge, that is blunted. The value is negative if the real cutting edge runs above the middle cutting edge, that is, protrudes further. It is obvious that one
negative Schneidkantenabstumpfung zu einem besseren negative cutting edge blunting for a better
Schneidergebnis führt, da die Schneidkante den ersten Kontakt mit der Oberfläche des zu schneidenden Werkstücks unter einem spitzeren Winkel bewirkt. Cutting result results because the cutting edge causes the first contact with the surface of the workpiece to be cut at a more acute angle.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Schneidwerkzeug, insbesondere Schneidrädchen zum Schneiden spröder The invention further relates to a cutting tool, in particular cutting wheels for cutting brittle
Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas, mit zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander verlaufenden Materials, such as ceramic and / or glass, with two at a predetermined angle to each other
Seitenflächen und mit einer durch die Seitenflächen Side surfaces and with one through the side surfaces
gebildeten Schneidkante, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneidkante einen Startabstand der formed cutting edge, which is characterized in that the cutting edge a starting distance of
Schneidkantenverrundung von weniger als 4 ym, insbesondere von weniger als 2 ym aufweist. Cutting edge rounding of less than 4 ym, in particular less than 2 ym.
Der Startabstand der Schneidkantenverrundung wird dadurch bestimmt, dass beim realen über den Messbereich gemittelten Verlauf von der Schneidkante ausgegangen und in Abhängigkeit vom Abstand zu dieser links und rechts die lokale Steigung ermittelt wird. Aus dem so definierten Steigungsverlauf wird in Abhängigkeit vom Abstand zur Schneidkante der lokale The starting distance of the cutting edge rounding is determined by starting from the cutting edge in the case of the real average over the measuring range and, depending on the distance to this left and right, determining the local slope. From the slope progression defined in this way, depending on the distance to the cutting edge, the local
Winkelverlauf ermittelt. Hieraus wird ausgehend von der
Schneidkante der Abstand ermittelt, bei dem der Winkel erstmalig nur um 1 Grad oberhalb des über die gesamten Angle course determined. From this, starting from the Cutting edge determines the distance at which the angle for the first time only 1 degree above the over the entire
Seitenflanken ermittelten Wertes liegt. Dieser Abstandswert ist der Startabstand der Schneidkantenverrundung . Mit anderen Worten beginnt im Startabstand seitlich von der Schneidkante die Verrundung der Schneidkante. Die Position des Side edges determined value lies. This distance value is the starting distance of the cutting edge rounding. In other words, starting at the starting distance from the cutting edge, the rounding of the cutting edge begins. The position of the
Startabstandes kann auch optional auf beiden Seitenflächen bestimmt werden und der Mittelwert dann als Startabstand verwendet werden. Starting distance can also be optionally determined on both sides and the mean then used as the starting distance.
Je kleiner der Wert des Startabstands der The smaller the value of the starting distance of the
Schneidkantenverrundung ist, desto spitzer ist die Cutting edge rounding is the sharper it is
Schneidkante ausgebildet. Bei jeder Schneidkante gibt es einen Übergang zwischen den beiden Seitenflächen, wobei an einer Stelle der Schneidwinkel 180° beträgt. Da dieser Winkel von 180° messtechnisch nicht erfasst werden kann, wird der Startabstand als Maß definiert, um das Maß der Verrundung der Schneidkante zu charakterisieren. Je schmaler allerdings der Übergangsbereich ausgebildet ist, desto schärfer ist die Schneidkante . Cutting edge formed. At each cutting edge, there is a transition between the two side surfaces, where at one point the cutting angle is 180 °. Since this angle of 180 ° can not be detected metrologically, the starting distance is defined as a measure to characterize the extent of the rounding of the cutting edge. However, the narrower the transition region is formed, the sharper the cutting edge.
Das beschriebene erfindungsgemäße Schneidwerkzeug, The described cutting tool according to the invention,
insbesondere das Schneidrädchen weist einen Startabstand von kleiner 4 ym und insbesondere kleiner 2 ym auf. Somit stellt der Bereich der Verrundung der Schneidkante nur noch einen geringen Anteil an der oben erwähnten Ritzbreite dar. Der vorteilhafte Effekt wird demnach bei Werten von kleiner 2 ym noch weiter verbessert. Dabei hängen die zu erreichenden Werte des Startabstands auch von der Materialstruktur des Werkstoffes des Schneidwerkzeugs ab.
Die zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung sind für eine durchgängige Schneidkante beschrieben worden. in particular the cutting wheel has a starting distance of less than 4 ym and in particular less than 2 ym. Thus, the area of the rounding of the cutting edge represents only a small proportion of the above-mentioned scribe width. The advantageous effect is thus further improved at values of less than 2 ym. The values of the starting distance to be achieved also depend on the material structure of the material of the cutting tool. The previously described embodiments of the invention have been described for a continuous cutting edge.
Dagegen ist es auch möglich, dass die Schneidkante mit einer Abfolge von Zähnen und Zahnzwischenräumen versehen ist und dass die zuvor erläuterten Eigenschafen der Schneidkante zumindest für die Zähne gelten. On the other hand, it is also possible that the cutting edge is provided with a sequence of teeth and interdental spaces and that the properties of the cutting edge explained above apply at least to the teeth.
Generell gilt für Schneiden, insbesondere für Schneidrädchen, dass bei flachen, also stumpfen Schneidwinkeln die Welligkeit geringer als bei spitzen Schneidwinkeln ausfällt. Dagegen ist bei stumpfen Schneidwinkeln die Geradlinigkeitsabweichung größer. Umgekehrt dazu sind bei spitzen Schneidwinkeln die Welligkeit größer und die Geradlinigkeitsabweichung geringer. Das erfindungsgemäße Verfahren wirkt sich daher vorteilhaft auf die Ausgestaltung von Schneidrädchen zum Ritzen von Generally applies to cutting, especially for cutting wheel, that at shallow, ie blunt cutting angles, the ripple less than at acute cutting angles fails. In contrast, the straightness deviation is greater at blunt cutting angles. Conversely, with sharp cutting angles, the waviness is greater and the straightness deviation is lower. The inventive method therefore has an advantageous effect on the design of cutting wheels for scribing
Dünngläsern aus, wie sie in der Displayfertigung benötigt werden. Denn bei dieser Anwendung werden Schneidrädchen mit spitzen Schneidwinkeln (bspw. 105 - 125° Schneidwinkel) bei geringer Eindringtiefe in das zu ritzende Dünnglas Thin glasses, as they are needed in the display production. Because with this application, cutting wheels with pointed cutting angles (eg 105-125 ° cutting angle) with low penetration depth into the thin glass to be scratched
eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren führt daher zur Verbesserung dieser Schneidrädchen gegenüber dem Stand der Technik, indem gerade die Welligkeit bei diesen used. The inventive method therefore leads to the improvement of these cutting wheels over the prior art, just by the ripple in these
Schneidrädchen verringert wird, wobei gleichzeitig auch die Geradlinigkeit verbessert wird. Cutting wheel is reduced, at the same time the straightness is improved.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von The invention is based on
Ausführungsbeispielen erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen Embodiments explained, reference being made to the drawing. In the drawing show
Fig. 1 ein Schneidrädchen in einer Seitenansicht,
Fig. 2 eine Prinzipskizze für ein erstes 1 is a cutting wheel in a side view, Fig. 2 is a schematic diagram of a first
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Embodiment of an inventive
Verfahrens , Fig. 3 eine Prinzipskizze für ein zweites Method, Fig. 3 is a schematic diagram of a second
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Embodiment of an inventive
Verfahrens , Method,
Fig. 4 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung der 4 is a schematic diagram for illustrating the
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Carrying out the method according to the invention,
Fig. 5 eine Prinzipskizze für ein drittes Fig. 5 is a schematic diagram for a third
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Embodiment of an inventive
Verfahrens , Method,
Fig. 6 ein Eingangsbild einer dreidimensionalen Fig. 6 is an input image of a three-dimensional
Höhenstruktur eines Schneidrädchens, Height structure of a cutting wheel,
Fig. 7 ein Graustufenbild zur Darstellung der Abweichungen der gemessenen Oberfläche von einer idealen 7 is a grayscale image showing deviations of the measured surface from an ideal one
Oberfläche eines vorgefertigten, aus dem Stand der Technik bekannten Schneidrädchens, Surface of a prefabricated cutting wheel known from the prior art,
Fig. 8 ein Graustufenbild zur Darstellung der Abweichungen der gemessenen Oberfläche von einer idealen 8 is a grayscale image showing deviations of the measured surface from an ideal one
Oberfläche eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schneidrädchens, Surface of a cutting wheel produced by the method according to the invention,
Fig. 9 Diagramme zur Erläuterung des Parameters der 9 shows diagrams for explaining the parameter of
Geradlinigkeitsabweichung,
Fig. 10 ein Diagramm zur Erläuterung des Parameters der Sehneidkantenwelligkeit , line deviation, 10 is a diagram for explaining the parameter of the Sehneidkantenwelligkeit,
Fig. 11 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung des Fig. 11 is another diagram for explaining the
Parameters der Schneidkantenwelligkeit für ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Parameters of the cutting edge waviness for a manufactured by the inventive method
Schneidrädchen, Cutting wheels,
Fig. 12 ein Diagramm zur Erläuterung des Parameters der Fig. 12 is a diagram for explaining the parameter of
Schneidkatenabstumpfung für ein vorgefertigtes, aus dem Stand der Technik bekanntes Schneidrädchen, Cutter blunting for a prefabricated cutting wheel known from the prior art,
Fig. 13 ein Diagramm zur Erläuterung des Parameters der FIG. 13 is a diagram for explaining the parameter of FIG
Schneidkatenabstumpfung für ein mit dem Cutting box stump for one with the
erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes produced according to the invention
Schneidrädchen, Cutting wheels,
Fig. 14 ein Diagramm zur Erläuterung des Parameters des 14 is a diagram for explaining the parameter of FIG
Startabstandes der Schneidkantenverrundung für ein vorgefertigtes, aus dem Stand der Technik bekanntes Starting distance of the cutting edge rounding for a prefabricated, known from the prior art
Schneidrädchen, Cutting wheels,
Fig. 15 ein Diagramm zur Erläuterung des Parameters des FIG. 15 is a diagram for explaining the parameter of FIG
Startabstandes der Schneidkantenverrundung für ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Starting distance of the cutting edge rounding for a produced by the method according to the invention
Schneidrädchen . Cutting wheel.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein FIG. 1 shows a schematic side view
Schneidrädchen 2 mit entlang des gesamten Umfangs Cutting wheel 2 with along the entire circumference
verlaufender Schneidkante 4. Das Schneidrädchen 2 weist in diesem Beispiel Rotationssymmetrie gegenüber einer Achse A
auf, die als Drehachse des Schneidrädchens 2 während des Schneidvorgangs verwendet wird. extending cutting edge 4. The cutting wheel 2 has in this example rotational symmetry with respect to an axis A. which is used as the rotation axis of the cutting wheel 2 during the cutting operation.
Die Schneidkante 4 wird von zwei im axialen Querschnitt keilförmig zulaufenden Seitenflächen 6a, 6b, die jeweilsThe cutting edge 4 is of two wedge-shaped in axial cross-section side surfaces 6a, 6b, respectively
Kegelstumpfform aufweisen, gebildet. Die Seitenflächen 6a, 6b schließen einen Schneidkantenwinkel X zwischen sich ein. Der Schneidkantenwinkel X kann bei dem Schneidrädchen der Fig. 1 beispielsweise 135° betragen. Das Schneidrädchen 2 kann ferner aus einem polykristallinen Material, insbesondere polykristallinen Diamantmaterial oder aus einem Hartmetall, beispielsweise Wolframcarbid, hergestellt sein. Truncated cone shape, formed. The side surfaces 6a, 6b include a cutting edge angle X between them. The cutting edge angle X may be, for example 135 ° in the cutting wheel of FIG. The cutting wheel 2 may further be made of a polycrystalline material, in particular polycrystalline diamond material or of a hard metal, for example tungsten carbide.
Durch das Zusammenlaufen der Seitenflächen 6a, 6b wird mit der Schneidkante 4 auch eine Umfangslinie gebildet, die imDue to the convergence of the side surfaces 6a, 6b, the cutting edge 4 also forms a peripheral line, which in the
Wesentlichen eine Ebene 8 in dieser Darstellung senkrecht zur betrachteten Ebene angeordnet und daher als Linie dargestellt aufspannt. Die Ebene 8 der Umfangslinie verläuft vorliegend senkrecht zu der Schneidrädchen-Achse A. Essentially arranged a plane 8 in this representation perpendicular to the plane considered and therefore spanned as a line. The plane 8 of the circumferential line in the present case runs perpendicular to the cutting wheel axis A.
Die in Fig. 1 dargestellte Schneidkante 4 ist durchgängig ausgebildet, die Schneidkante 4 verläuft also entlang einer Linie und kann somit an jeder Winkelstellung die im The cutting edge 4 shown in Fig. 1 is formed continuously, the cutting edge 4 thus extends along a line and can thus at any angular position in the
Wesentlichen gleiche Wirkung auf das zu schneidende Material ausüben. Daneben ist aus dem eingangs erwähnten Stand der Technik bekannt, dass die Schneidkante auch mit Zähnen und Zahnzwischenräumen ausgebildet sein kann, so dass eine regelmäßige oder unregelmäßige Zahnstruktur gegeben ist. Have substantially the same effect on the material to be cut. In addition, it is known from the prior art mentioned that the cutting edge can also be formed with teeth and interdental spaces, so that a regular or irregular tooth structure is given.
Insbesondere die bis zum Außendurchmesser des Schneidrädchens 2 ragenden Zähne müssen eine möglichst gute Schneidkante aufweisen, da die Zähne die wesentlichen Elemente für das Schneiden des Materials darstellen. Daneben können auch die
Zahnzwischenräume eine eigene, etwas zurückgesetzte Schneidkante aufweisen, sofern diese beim Schneidvorgang zusätzlich zu den Zähnen in das Material eindringen. Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein In particular, the up to the outer diameter of the cutting wheel 2 protruding teeth must have the best possible cutting edge, since the teeth represent the essential elements for cutting the material. In addition, the Interdental spaces have their own, slightly recessed cutting edge, provided that they penetrate during the cutting process in addition to the teeth in the material. Fig. 2 shows a schematic representation of a
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In dem Diagramm ist in Mikrometerauflösung eine dreieckähnliche Linie eingezeichnet, die den unregelmäßigen Verlauf der Embodiment of a method according to the invention. In the diagram, a triangle-like line is drawn in micrometer resolution, which shows the irregular course of the
Oberfläche eines vorgefertigten Schneidrädchens im Schnitt zeigt. Surface of a prefabricated cutting wheel in section shows.
Von schräg unten rechts kommend ist der Verlauf eines Coming from diagonally lower right is the course of a
Laserstrahls dargestellt. Die mittlere strichpunktierte Linie 10 zeigt die Achse des Laserstrahls, während die leicht gekrümmt verlaufenden Linien 12 und 14 die Taille des Fokus F des Laserstrahls verdeutlichen. Der Fokus des Laserstrahls liegt im Bereich der Schneidkante 4, also am oberen Ende der dreieckähnlichen Linie. In dieser Position trifft der Laser beam shown. The middle dotted line 10 shows the axis of the laser beam, while the slightly curved lines 12 and 14 illustrate the waist of the focus F of the laser beam. The focus of the laser beam is in the area of the cutting edge 4, ie at the upper end of the triangle-like line. In this position meets the
Laserstrahl nur zur Hälfte auf die Oberfläche des Laser beam only halfway to the surface of the
Schneidrädchens. Denn die Achse 10 des Laserstrahls tangiert nur das obere Ende der Schneidkante 4, so dass die obere Hälfte des Laserstrahls über die Schneidkante hinausstrahlt. Daher ist die obere Linie 12 durchgängig eingezeichnet, während die untere Linie 10 links der Schneidkante 4 nur gestrichelt eingezeichnet ist. Dort kommt natürlich wegen der Abschattung durch die Schneidkante 4 kein Licht des Cutting wheel. Because the axis 10 of the laser beam only affects the upper end of the cutting edge 4, so that the upper half of the laser beam emits beyond the cutting edge. Therefore, the upper line 12 is shown throughout, while the lower line 10 left of the cutting edge 4 is shown only in dashed lines. There is of course due to the shading by the cutting edge 4 no light of the
Laserstrahls (außer durch Beugung) an. Laser beam (except by diffraction) on.
Die Achse des Laserstrahls ist gegenüber der rechten The axis of the laser beam is opposite the right one
Seitenfläche 6a des Schneidrades geneigt, wobei der Side surface 6 a of the cutting wheel inclined, wherein the
Neigungswinkel flach ist und kleiner 45°, insbesondere zwischen 5° und 45° eingestellt werden kann. In der
Darstellung nach Fig. 2 ist beispielhaft ein Winkel ι von etwas mehr als 15° gewählt worden. Slope angle is flat and less than 45 °, in particular between 5 ° and 45 ° can be adjusted. In the Representation of FIG. 2 is an example of an angle ι of slightly more than 15 ° have been chosen.
In der in Fig. 2 oben dargestellten Draufsicht auf das In the plan view in Fig. 2 above on the
Schneidrädchen im Bereich der Schneidkante 4 ist die relative Lage des Fokus F als langgestrecktes Oval zu erkennen. Auf der rechts dargestellten Seitenkante 6a ist der Lichtfleck auf der Oberfläche zu erkennen. Links der Schneidkante 4 ist das Oval gestrichelt dargestellt, um den symmetrischen Cutting wheel in the region of the cutting edge 4 is the relative position of the focus F to recognize as an elongated oval. On the side edge 6a shown on the right, the light spot can be seen on the surface. On the left of the cutting edge 4, the oval is shown in dashed lines to the symmetrical
Verlauf des Fokus F anzugeben, jedoch trifft der Laserstrahl natürlich nicht auf der linken Seitenfläche 6b auf. Course of the focus F, but of course the laser beam does not strike the left side surface 6b.
Das Oval ist umso mehr gestreckt, desto flacher der Winkel des Achse des Laserstrahls zur Oberfläche eingestellt ist. Dadurch verteilt sich die im Fokus des Laserstrahls The oval is all the more stretched, the shallower the angle of the axis of the laser beam is set to the surface. This distributes the focus of the laser beam
konzentrierte Lichtleistung auf eine größere Oberfläche. concentrated light output on a larger surface.
Daher darf der Laserstrahl nicht unter einem zu flachen Therefore, the laser beam must not be too low
Winkel auf die Oberfläche auftreffen, da ansonsten nicht mehr genügend Lichtenergiedichte auf die Oberfläche aufgebracht wird, um Material abtragen zu können. Angle hit the surface, otherwise not enough light energy density is applied to the surface in order to remove material.
Wenn der Fokus des Laserstrahls wie in Fig. 2 im Bereich der Schneidkante positioniert wird, dann ergibt sich der Effekt, dass im Bereich der Schneidkante, ungefähr über eine halbe Fokuslänge der Eintrag an Lichtenergie insgesamt geringer als in weiter von der Schneidkante 4 entfernten Bereichen ist, wenn der Laserstrahl dort hin positioniert und fokussiert wird. Vermutlich durch diesen Effekt und der damit When the focus of the laser beam is positioned in the area of the cutting edge as in FIG. 2, the effect is that in the region of the cutting edge, approximately over half a focal length, the entry of light energy is lower overall than in areas further away from the cutting edge 4 when the laser beam is positioned and focused there. Presumably by this effect and the so
verbundenen unterschiedlichen Abtragung des Materials der Seitenfläche 6a kommt es zu einer besonderen Ausbildung der Schneidkante 4. Denn diese weist im direkt an die Connected different removal of the material of the side surface 6a, there is a special design of the cutting edge 4. Because this has directly to the
Schneidkante 4 unmittelbar angrenzenden Bereich einen
spitzeren Schneidwinkel als ein über einen größeren Bereich der Seitenfläche 6a, 6b berechneter mittlerer Schneidwinkel auf. Dieses Merkmal wird weiter unten näher erläutert. Dieser Effekt beruht vermutlich auf dem beschriebenen Cutting edge 4 immediately adjacent area a more acute cutting angle as calculated over a larger area of the side surface 6a, 6b mean cutting angle. This feature will be further explained below. This effect is probably based on the described
unterschiedlichen Energieeintrag, er kann aber auch durch Beugungseffekte an der Schneidkante 4 oder durch einen anderen noch nicht erkannten Effekt auftreten. different energy input, but it can also occur by diffraction effects on the cutting edge 4 or by another not yet recognized effect.
Der Einstrahlwinkel darf aber für das erfindungsgemäße The angle of incidence may but for the inventive
Verfahren nicht zu steil sein. Denn der gewünschte Effekt des Verfahrens besteht darin, dass hervorstehende Spitzen auf den Seitenflächen eine größere Angriffsfläche für die Procedure should not be too steep. Because the desired effect of the method is that protruding tips on the side surfaces a larger attack surface for the
Laserstrahlung als zurückstehende Bereiche und insbesondere Abrundungen an der Schneidkante bieten. Hierdurch tritt der Effekt der Glättung von Unebenheiten auf den Seitenflächen und der Schärfung der Schneide auf. Wird der Winkel zu groß gewählt, fällt das Laserlicht zu steil auf die Seitenfläche und der Glättungs- und Schärfungseffekt wird verringert. Fig. 3 zeigt eine andere Konstellation. Hier wird der Laser radiation as recessed areas and in particular provide rounding at the cutting edge. As a result, the effect of smoothing unevenness on the side surfaces and sharpening the cutting edge occurs. If the angle is set too large, the laser light falls too steeply on the side surface and the smoothing and sharpening effect is reduced. Fig. 3 shows another constellation. Here is the
Laserstrahl nicht auf den Bereich der Seitenkante 4 Laser beam not on the area of the side edge 4
fokussiert, sondern mit einem Abstand dazu. Zudem weist die Achse 10 des Laserstrahls einen Winkel 2 von ca. 30° zur Seitenfläche 6a auf. focused, but at a distance. In addition, the axis 10 of the laser beam at an angle 2 of about 30 ° to the side surface 6a.
Durch Variation des Winkels, des Abstandes des Fokus zur Schneidkante und des Abstandes des Fokus relativ zur By varying the angle, the distance of the focus to the cutting edge and the distance of the focus relative to
Oberfläche der Seitenfläche kann das erfindungsgemäße Surface of the side surface, the inventive
Verfahren variiert werden. Insbesondere können Bereiche der Seitenfläche 6a, die größer als die Ausdehnung des Fokus des Laserstrahls sind, dadurch bearbeitet werden, dass die Procedures are varied. In particular, areas of the side surface 6a that are larger than the extent of the focus of the laser beam can be processed by the
Positionierung des Laserstrahls relativ zur Schneidkante und
zu der zu bearbeitenden Seitenfläche 6a, 6b verändert wird. Wenn gleichzeitig das Schneidrädchen gedreht wird, kann der gesamte zu bearbeitende Bereich der Seitenfläche in einem Prozessschritt geglättet werden. Positioning of the laser beam relative to the cutting edge and is changed to the side surface to be machined 6a, 6b. If the cutting wheel is rotated at the same time, the entire area of the side surface to be machined can be smoothed in one process step.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem der oval dargestellte Auftreffbereich des Fokus des Laserstrahls in separaten Spuren auf der Seitenfläche 6a während der Drehung des Schneidrädchens positioniert wird.4 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a method according to the invention, in which the oval-shaped impingement region of the focus of the laser beam is positioned in separate tracks on the side surface 6a during the rotation of the cutting wheel.
Die beabstandeten Spuren sind mit den senkrecht verlaufenden Pfeilen dargestellt und von n-4 bis n+2 durchnummeriert . Der Laserstrahl wird nacheinander auf jede dieser Spuren The spaced tracks are shown with the vertical arrows and numbered from n-4 to n + 2. The laser beam is applied sequentially to each of these tracks
eingestellt, wobei die Spur n der Schneidkante am nächsten kommt, idealer Weise mit dieser im Wesentlichen innerhalb der Einstellungsgenauigkeit übereinstimmt. Da die vom Fokus des Laserstrahls in jeder Spur gebildeten ovalen set, wherein the track n comes closest to the cutting edge, ideally coincides with this substantially within the setting accuracy. Since the oval formed by the focus of the laser beam in each track
Bearbeitungsspots eine größere Längserstreckung als der Processing spots a greater longitudinal extent than that
Abstand zwischen den Spuren aufweisen, überlappen sich die Bearbeitungsbereiche der einzelnen Spuren, so dass durch die überlappende Positionierung der Fokus eine flächendeckende Bearbeitung auf der Seitenfläche ergibt. Have spacing between the tracks overlap the processing areas of the individual tracks, so that the overlapping positioning of the focus results in a comprehensive coverage on the side surface.
Im in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der ovale Fokus eine Breite von ca. 20 ym und eine Länge von ca. 120 ym, also eine um das ca. 6-fach größere Länge auf. Wenn die Spuren einen Abstand von ca. 10-20 ym aufweisen, dann werden beim Abfahren der gesamten Seitenfläche die In the embodiment shown in Fig. 4, the oval focus has a width of about 20 ym and a length of about 120 ym, so a to the approximately 6 times greater length. If the tracks are at a distance of approx. 10-20 ym, then the entire side surface is lowered
Oberflächenbereiche mehrfach und daher sehr gleichmäßig bearbeitet, also mit dem Laser geglättet bzw. geschliffen.
Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel eines Schneidrädchens, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet wird. Im Surface areas repeatedly and therefore processed very evenly, so smoothed or ground with the laser. Fig. 5 shows another example of a cutting wheel, which is processed by the method according to the invention. in the
Gegensatz zu den Fig. 2 und 3 weist das Schneidrädchen im dargestellten Querschnitt im Bereich der Schneidkante 4' die Seitenfläche 6a einen zurückversetzten Absatz 20a und die Seitenfläche 6b einen Absatz 20b auf. Der Absatz führt zu einer zurückversetzten Struktur mit einer Breite, die mit dem Doppelpfeil B gekennzeichnet ist und die weiter oben bereits als Zahnzwischenraum bezeichnet worden ist. Somit kann man die Fig. 2 als einen Querschnitt des gleichen Schneidrädchens verstehen, bei dem der dargestellte Querschnitt einen Bereich mit einem bis zur Schneidkante 4 vorstehenden Zahn zeigt, während Fig. 5 den zwischen jeweils zwei Zähnen angeordneten Zahnzwischenraum zeigt. Contrary to FIGS. 2 and 3, the cutting wheel in the illustrated cross-section in the region of the cutting edge 4 ', the side surface 6a a recessed paragraph 20a and the side surface 6b on a shoulder 20b. The step leads to a set-back structure with a width which is indicated by the double arrow B and which has already been referred to above as the interdental space. Thus, Fig. 2 can be understood as a cross section of the same cutting wheel, in which the illustrated cross section shows a region with a tooth projecting up to the cutting edge 4, while Fig. 5 shows the interdental space between two teeth.
Wie Fig. 5 erkennen lässt, wird der unter flachem Winkel eingestrahlte Laserstrahl am Absatz 20a ein wenig As can be seen from Fig. 5, the laser beam irradiated at a shallow angle at the shoulder 20a becomes a little
abgeschattet. Dieser Schatten setzt sich aber nicht bis zur Schneidkante 4' fort, so dass an dieser Stelle keine oder nur geringe Beeinträchtigung der Glättung der Oberflächenstruktur auftritt. Der Einfluss der Abschattung lässt sich dadurch verringern, dass der Absatz 20a weiter beabstandet zur shadowed. However, this shadow does not continue to the cutting edge 4 ', so that at this point no or only slight impairment of the smoothing of the surface structure occurs. The influence of the shading can be reduced by the fact that the paragraph 20a further spaced from the
Schneidkante 4' angeordnet wird und/oder indem der Winkel des Laserstrahls innerhalb der möglichen Grenzen vergrößert wird. Cutting edge 4 'is arranged and / or by the angle of the laser beam is increased within the possible limits.
Ein weiterer Unterschied zu den Fig. 2 und 3 besteht darin, dass die Skalierung des dargestellten Diagramms eine größere Breite des Schneidrädchens über etwas mehr als 600 ym zeigt. Der zu verwendende Laser muss jeweils an die Anwendung angepasst werden. Daher ist die nachfolgende Beschreibung von Laserparametern rein exemplarisch. Die Leistung des für die
Bearbeitung des in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Schneidrädchens aus polydiamantenem Material verwendeten Lasers liegt bei maximal 2,8 Watt bei 500 kHz und einer Another difference to FIGS. 2 and 3 is that the scaling of the illustrated diagram shows a greater width of the cutting wheel over slightly more than 600 ym. The laser to be used must always be adapted to the application. Therefore, the following description of laser parameters is purely exemplary. The performance of for the Machining of the cutting wheel used in polydiamantenem material shown in FIGS. 1 to 5 is at a maximum of 2.8 watts at 500 kHz and a
Pulslänge von 10 Picosekunden . Pulse length of 10 picoseconds.
Durch die hohe Pulsfrequenz dieses Lasers kann das Due to the high pulse frequency of this laser can
Schneidrädchens während der Bearbeitung mit einer Cutting wheel during processing with a
vergleichsweise hohen Drehzahl rotieren. Beträgt der rotate comparatively high speed. Is that the
Schneidraddurchmesser beispielsweise 2 mm und die Drehzahl 20 U/sec. bzw. 1200 U/min, so ist der daraus resultierende örtlich Pulsabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Pulsen etwa 0,25ym, was weit unterhalb eines Strahldurchmessers liegt. Die einzelnen Pulse sind somit auf der mit dem Laser bearbeiteten Schneidradoberfläche, also der Seitenfläche nicht bzw. nur in sehr geringem Maße zu erkennen sein. Cutting wheel diameter, for example, 2 mm and the speed 20 U / sec. or 1200 rpm, the resulting local pulse spacing between two successive pulses is approximately 0.25 μm, which is far below a beam diameter. The individual pulses can thus not be recognized on the laser-machined cutting wheel surface, that is to say the side surface, or only to a very limited extent.
Im Folgenden werden verschiedene charakteristische Merkmale des mit dem zuvor beschriebenen Verfahren geglätteten und geschärften Schneidrädchens beschrieben. In the following, various characteristics of the cutting blade smoothed and sharpened by the method described above will be described.
Die Fig. 6 bis 15 zeigen Messdaten und Auswertungen der Figs. 6 to 15 show measured data and evaluations of
Messdaten für ein unbehandeltes, im Rahmen dieser Measured data for an untreated, under this
Beschreibung als „vorgefertigt" bezeichnetes Schneidrädchen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, sowie für ein erfindungsgemäß bearbeitetes Schneidrädchen. Diese Description as "prefabricated" designated cutting wheel, as it is known from the prior art, as well as for an inventively processed cutting wheel
Schneidrädchen weisen einen eher großen Schneiwinkel von etwa 140° auf. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf Cutting wheels have a rather large cutting angle of about 140 °. Nevertheless, the invention is not on
Schneidrädchen mit einem derartigen Schneidwinkel beschränkt. Aus dieser Beschreibung werden die Unterschiede und die damit verbundenen Vorteile deutlich. Es gibt also verschiedene Parameter zur Charakterisierung der Geometrie und
Oberflächenbeschaffenheit der Schneidkante und der angrenzenden Abschnitte der Seitenflächen, die einzeln oder auch in beliebigen Kombinationen miteinander verknüpft angewendet werden können. Cutting wheel limited with such a cutting angle. From this description the differences and the associated advantages become clear. So there are different parameters for the characterization of the geometry and Surface texture of the cutting edge and the adjacent portions of the side surfaces, which can be applied individually or in any combination linked together.
Fig. 6 zeigt eine dreidimensionale Struktur eines Fig. 6 shows a three-dimensional structure of a
Schneidrädchens in einer mikrometergenauen Auflösung, das mit einer Kameraeinrichtung erfasst worden ist. Die Cutting wheel in a micrometer-accurate resolution, which has been detected with a camera device. The
dreidimensionale Höhenstruktur wurde mittels Weißlicht- Interferometrie unter Anwendung von konfokaler Mikroskopie ermittelt. Die gemessene Struktur gibt mit einer Genauigkeit im Bereich von ca. 1 ym die dreidimensionale Form eines Abschnitts der Schneidkante wieder, deren Eigenschaft und Qualität bestimmt werden soll. Dabei geben die einzelnen Bildpunkte jeweils einen bestimmten Wert für die jeweils zugeordnete Teilfläche auf der Oberfläche an. Bei den Three-dimensional height structure was determined by white-light interferometry using confocal microscopy. The measured structure reproduces, with an accuracy in the range of approximately 1 μm, the three-dimensional shape of a section of the cutting edge whose quality and quality is to be determined. In this case, the individual pixels each indicate a specific value for the respectively associated subarea on the surface. Both
durchgeführten Messungen betrug die laterale Auflösung je nach Objektiv ca. lym bzw. weniger als lym, während die Depending on the objective, the lateral resolution was approx. lym or less than lym
Tiefenauflösung dagegen unter lym liegt. In contrast, depth resolution is below lym.
Die Graustufen in Fig. 6 stellen unterschiedliche Höhenwerte dar, wobei am unteren Rand und an der Schneidkante gleiche Graustufen nicht gleiche Höhenwerte darstellen. Die s/w- Darstellung ist aus einer farbigen Darstellung gewonnen worden, wobei an der Schneidkante rote und am unteren Rand blaue Farben vorlagen, die in der s/w-Darstellung gleiche Grautöne ergaben. The gray levels in FIG. 6 represent different height values, wherein the same gray levels do not represent the same height values at the lower edge and at the cutting edge. The black-and-white representation has been obtained from a colored representation, with red colors at the cutting edge and blue colors at the bottom, which gave the same gray tones in the black and white representation.
Sowohl aus den gemessenen dreidimensionalen Daten als auch aus daraus abgeleiteten zweidimensionalen Ansichten, wie sie beispielsweise in Fig. 8 und 9 dargestellt sind, kann die
Geometrie analysiert werden, sowohl qualitativ als auch quantitati . Both from the measured three-dimensional data and from derived two-dimensional views, as shown for example in FIGS. 8 and 9, the Geometry, both qualitatively and quantitatively.
Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass die Schneidkante innerhalb des in die Auswertung eingehenden Eingangsbildes von oben nach unten verläuft. Bei der Aufnahme der In the following, it is assumed that the cutting edge runs from top to bottom within the input image that is being evaluated. When taking the
dreidimensionalen Struktur wird daher das Schneidrädchen daher möglichst mittig angeordnet. Zu Beginn der Auswertung wird im Eingangsbild zunächst die horizontale Lage der Schneidkante bzw. die vertikale Lage der Schneidrädchenachse gesucht und hierum symmetrisch der Three-dimensional structure, therefore, the cutting wheel is therefore arranged as centrally as possible. At the beginning of the evaluation, first the horizontal position of the cutting edge or the vertical position of the cutting wheel axis is searched for in the input image and thus symmetrically the
Auswertebereich festgelegt. Des Weiteren kann aus den Messdaten die Geometrie des Evaluation range. Furthermore, the geometry of the
Schneidrädchens näher bestimmt werden. Bei der Analyse des Auswertebereichs wird dazu die Geometrie des Schneidrädchens zunächst durch ein ideal rundes und an den gegenüberliegenden Schneidflanken ebenes, glattes Schneidrädchen angenähert. Schneidrädchens be determined. In the analysis of the evaluation range, the geometry of the cutting wheel is first approximated by an ideally round, and on the opposite cutting edges flat, smooth cutting wheel.
Fig. 7 zeigt eine Auswertung für ein vorgefertigtes, aus dem Stand der Technik bekanntes Schneidrädchen. Gezeigt wird die Höhendifferenz zwischen der gemessenen Geometrie des FIG. 7 shows an evaluation for a prefabricated cutting wheel known from the prior art. Shown is the height difference between the measured geometry of the
Schneidrädchens im Auswertebereich, also im oben Cutting wheel in the evaluation area, so in the top
beschriebenen Eingangsbild nach Fig. 6, und der durch ein ideal rundes und unstrukturiertes Schneidrädchen angenäherten Geometrie. Unterschiedliche Grauwerte stellen dabei described input image of FIG. 6, and the approximated by an ideal round and unstructured cutting wheel geometry. Different gray values represent
unterschiedliche Abweichungen von der idealen Form dar. different deviations from the ideal form.
Deutlich ist in der Mitte des Bildes der hellere Bereich der nahezu senkrecht verlaufenden Schneidkante zu erkennen. Clearly visible in the center of the image, the lighter area of the almost vertical cutting edge.
Dieses stellt schon einen ersten Hinweis darauf dar, dass die
Schneidkante im Bereich der Spitze deutlich von der idealen Form abweicht. This is already a first indication that the Cutting edge in the area of the tip deviates significantly from the ideal shape.
Aus der Annäherung an ein ideal rundes und unstrukturiertes, also keine Zahnstruktur aufweisendes Schneidrädchen können zunächst der Schneidwinkel und der Durchmesser des From the approach to an ideally round and unstructured, so no tooth structure exhibiting cutting wheel can first of the cutting angle and the diameter of the
Schneidrädchens bestimmt werden. Schneidrädchens be determined.
Weiterhin sind in Fig. 7 zwei vertikale Linien eingezeichnet, die sich in einem vorgegebenen Abstand vom linken und rechten Rand des Auswertebereichs entfernt befinden. Diese Linien symbolisieren den voraussichtlichen Ritzabstand von +/- 10 ym und +/- 20 ym, also den Bereich des Schneidkante und der Seitenflächen, die für das Ritzen des Materials Furthermore, two vertical lines are shown in Fig. 7, which are located at a predetermined distance from the left and right edge of the evaluation area. These lines symbolize the expected scribe distance of +/- 10 ym and +/- 20 ym, ie the area of the cutting edge and the side surfaces used for the scoring of the material
verantwortlich sind. Der Ritzabstand stellt somit die are responsible. The scratch distance thus represents the
Berührungsbreite mit dem Material, bspw. dem Glas dar. Contact width with the material, for example. The glass.
Fig. 8 zeigt die gleiche Auswertung für ein mit einem Fig. 8 shows the same evaluation for one with a
erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitetes Schneidrädchen. Die Graustufen sind gleich gewählt und an dem im Vergleich zuinventive method processed cutting wheel. The shades of gray are the same and at that compared to
Fig. 7 regelmäßigeren Struktur der Graustufen ist erkennbar, dass die Seitenflächen wesentlich glatter sind. Zusätzlich dazu ist im Bereich der Schneidkante zu erkennen, dass diese nur wenig von der idealen Form abweicht. Die Schneidkante ist somit deutlich schärfer als bei dem vorgefertigten Fig. 7 more regular structure of the gray scale can be seen that the side surfaces are much smoother. In addition, it can be seen in the area of the cutting edge that it differs only slightly from the ideal shape. The cutting edge is thus significantly sharper than the prefabricated
Schneidrädchen . Cutting wheel.
Bei der Analyse des Auswertebereichs kann als ein wichtiger Parameter die Geradlinigkeitsabweichung der Schneidkante ermittelt werden. Die Schneidkante wird zunächst durch die horizontale Lage der höchsten Punkte jeder Zeile im When analyzing the evaluation range, the straightness deviation of the cutting edge can be determined as an important parameter. The cutting edge is first determined by the horizontal position of the highest points of each line
Auswertebereich definiert. Da die Schneidkante je nach
Ausrichtung des Eingangsbildes teilweise diagonal durch den Auswertebereich verläuft, ermittelt sich die Evaluation area defined. Because the cutting edge depending on Alignment of the input image partially passes diagonally through the evaluation, determines the
Geradlinigkeitsabweichung als Abweichung von einer Straightness deviation as deviation from one
interpolierten linearen Schneidkante. interpolated linear cutting edge.
In Fig. 9a und 9b sind Einzelheiten der Bestimmung des Wertes für die Geradlinigkeitsabweichung dargestellt. Fig. 9a zeigt den Verlauf der aus den Messdaten nach Fig. 2 abgeleiteten Position der Schneidkante in jeder Zeile über einen Bereich von 500 ym. Ein in Stufen der Messauflösung von etwa 1 ym verlaufende Kurve ist zu erkennen, die leicht geneigt Figures 9a and 9b show details of determining the value for the straightness deviation. FIG. 9a shows the profile of the position of the cutting edge derived from the measurement data according to FIG. 2 in each row over a range of 500 μm. A curve running in steps of measuring resolution of about 1 ym can be seen, which is slightly inclined
verläuft, da das Eingangsbild nicht exakt ausgerichtet worden ist . Fig. 9a zeigt weiterhin eine lineare Interpolation der runs because the input image has not been aligned exactly. Fig. 9a further shows a linear interpolation of
Messwerte, die in diesem Fall aus der Pixelauflösung von ca. 1, 6ym resultierenden und in Stufen verlaufen. Die Measurements, in this case, resulting from the pixel resolution of approximately 1, 6ym and in stages. The
Interpolation kann auch durch einen Tiefpassfilter Interpolation can also be done through a low-pass filter
durchgeführt. Der Verlauf der Schneidkante wird somit carried out. The course of the cutting edge is thus
geglättet und mit einer Geraden angenähert. smoothed and approximated with a straight line.
Fig. 9b zeigt dann die Abweichung der Messwerte von der linearen Interpolation nach Fig. 9a. Als gestrichelte 9b then shows the deviation of the measured values from the linear interpolation according to FIG. 9a. As dashed
horizontale Linien ist in Fig. 9b zusätzlich der Bereich der Standardabweichung eingezeichnet. Der Wert dieser horizontal lines, the range of the standard deviation is additionally shown in FIG. 9b. The value of this
Standardabweichung, d.h. der Abstand der gestrichelten Linie von der Nulllinie in Fig. 9b, wird dann als Wert für die Geradlinigkeitsabweichung genommen. Die Schneidkante weist demnach eine Geradlinigkeitsabweichung von weniger als 2 ym, insbesondere ungefähr 1 ym auf. Dieser Wert kann noch weiter verbessert werden, indem die Parameter der erfindungsgemäßen
Bearbeitung der Seitenflächen und der Schneidkante optimiert werden . Standard deviation, ie the distance of the dashed line from the zero line in Fig. 9b, is then taken as the value for the straightness deviation. The cutting edge accordingly has a straight-line deviation of less than 2 μm, in particular approximately 1 μm. This value can be further improved by the parameters of the invention Processing of the side surfaces and the cutting edge can be optimized.
In Fig. 10 sind Einzelheiten zur Ermittlung der In Fig. 10 are details for determining the
interpolierten Schneidkante des mit einem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Schneidrädchens wiedergegeben. Dazu sind die gemessenen Höhenwerte entlang des Verlaufs der reproduced interpolated cutting edge of the processed with a method according to the invention Schneidrädchens. These are the measured height values along the course of the
Schneidkante aus den Daten der dreidimensionalen Form aus dem Eingangsbild gemäß Fig. 6 abgeleitet und als Linie 30 Cutting edge derived from the data of the three-dimensional shape of the input image of FIG. 6 and as a line 30th
eingezeichnet worden. Fig. 10 stellt somit den radialen drawn. Fig. 10 thus represents the radial
Verlauf der Schneidkante mit der zu bestimmenden radialen Welligkeit entlang des vermessenen Abschnittes des Course of the cutting edge with the radial waviness to be determined along the measured portion of
Schneidrädchens dar. Cutting wheel dar.
Die unterhalb der Messwerte mit einem Abstand verlaufende wellige Kurve 32 stellt die gemittelte Schneidkante dar. An diese gemittelte Schneidkante wird aus der Näherung durch ein ideal rundes Rad mit ebenen Seitenflächen eine The wavy curve 32, which extends at a distance below the measured values, represents the averaged cutting edge. From this approximation, the average cutting edge becomes an ideal round wheel with flat side surfaces
kreisbogenförmige Kurve 34 ermittelt, da eine kreisförmige Schneidkante hergestellt werden soll. Der Abstand zwischen den Messdaten 30 und der kreisbogenförmigen Kurve 34 gibt die weiter unten näher anhand von Fig. 13 beschriebene negative Schneidkantenabstumpfung wieder, dass also der reale Verlauf der Schneidkante oberhalb der gemittelten Schneidkante verläuft . circular arc-shaped curve 34 determined because a circular cutting edge is to be produced. The distance between the measured data 30 and the circular arc-shaped curve 34 reproduces the negative cutting edge truncation described in more detail below with reference to FIG. 13, that is to say that the real profile of the cutting edge extends above the averaged cutting edge.
Fig. 11 zeigt nun die Abweichungen der Messwerte der Kurve 30 in Fig. 10 von der an die interpolierte Schneidkante FIG. 11 now shows the deviations of the measured values of the curve 30 in FIG. 10 from that at the interpolated cutting edge
angepasste kreisförmige Kurve 34 dar, wobei die Werte um ein gewisses Maß um die Nulllinie schwanken. Die Differenzkurve schwankt wegen der negativen Schneidkantenabstumpfung nicht um den Wert Null, sondern um den Wert der
Schneidkantenabstumpfung herum. Die Kurve in Fig. 11 wurde zur Bestimmung der Standardabweichung jedoch um den Wert der negativen Schneidkantenabstumpfung korrigiert und somit mittelwertfrei gemacht. Daraus resultiert die Fig. 11. Die beiden horizontalen gestrichelten Linien stellen die adapted circular curve 34, wherein the values fluctuate to a certain extent around the zero line. The difference curve does not fluctuate around the value zero due to the negative cutting edge truncation, but by the value of Cutting edge blunting around. The curve in Fig. 11, however, was corrected for the value of the negative cutting edge blunting to determine the standard deviation, and thus made averaging. This results in Fig. 11. The two horizontal dashed lines represent the
Standardabweichung dar, wobei der Abstand der gestrichelten Linie von der Nulllinie den ermittelten Wert der Standard deviation, wherein the distance of the dashed line from the zero line, the determined value of
Schneidkantenwelligkeit darstellt. Die Schneidkante weist demnach eine Schneidkantenwelligkeit von weniger als 0,3 ym, insbesondere von ungefähr 0,2 ym auf. Cutting edge ripple represents. The cutting edge thus has a cutting edge waviness of less than 0.3 ym, in particular of about 0.2 ym.
Die Fig. 12 bis 15 zeigen Auswertungen, die auf die Schärfe der Schneidkante 4 gerichtet sind und die dazu dienen, FIGS. 12 to 15 show evaluations which are directed to the sharpness of the cutting edge 4 and serve to
Parameter für die Überprüfung der Scharfkantigkeit zu Sharp edge checking parameter too
gewinnen. win.
Die Fig. 12 und 13 geben Auswerteergebnisse für die im FIGS. 12 and 13 give evaluation results for the im
Auswertebereich des Eingangsbildes gemittelte Schärfe bzw. Güte der Schneide bzw. der Schneidkante für ein Evaluation range of the input image averaged sharpness or quality of the cutting edge or the cutting edge for a
vorgefertigtes Schneidrädchen und für ein mit einem prefabricated cutting wheel and for one with a
erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitetes Schneidrädchen wieder . process according to the invention processed cutting wheel again.
In den Fig. 12 und 13 sind für eine Bewertung der gemessenen Schneidkantenform eine an eine ideale Schneidenform In Figs. 12 and 13, for an evaluation of the measured cutting edge shape, one is an ideal cutting edge shape
angenäherte dreieckförmige Linien 40 bzw. 50 eingezeichnet worden. Dazu wird, wie oben zu Fig. 7 beschrieben worden ist, die an ein ideal rundes und unstrukturiertes Schneidrädchen angenäherte Geometrie verwendet. Die Kurven 40 bzw. 50 stellen somit die Näherung der linken und rechten Approximated triangular lines 40 and 50 have been drawn. For this purpose, as has been described above with reference to FIG. 7, the geometry approximated to an ideally round and unstructured cutting wheel is used. The curves 40 and 50 thus represent the approximation of the left and right
Schneidrädchenflanken durch zwei Ausgleichsgeraden dar, die sich an der Schneidkante treffen.
In Fig. 12 stellt für ein vorgefertigtes Schneidrädchen die Kurve 42 die zeilenweise gemittelte Schneidenform dar, wobei die gemittelte Schneidenform aus allen Zeilen gewonnen wird, indem über alle „Pixel" des Bildes, die den gleichen Cutter flanks are represented by two equalization lines that meet at the cutting edge. In Fig. 12, for a prefabricated cutting wheel, the curve 42 represents the line-average averaged shape of the cutting edge, the average shape of the cutting edge being obtained from all the lines, passing through all the "pixels" of the image that are the same
korrigierten Abstand zur Schneidkante besitzen, der Höhenwert gemittelt wird. Hierbei wurde berücksichtigt, dass die have corrected distance to the cutting edge, the height value is averaged. It was considered that the
Schneidkante in jeder Zeile des Auswertebereiches entlang der Schneide seitlich bzw. radial zur Schneidachse schwankt. In Fig. 13 ist die entsprechende Linie 52 für das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitete Schneidrädchen eingezeichnet . Cutting edge in each line of the evaluation range along the cutting edge varies laterally or radially to the cutting axis. FIG. 13 shows the corresponding line 52 for the cutting wheel processed by the method according to the invention.
Es werden vorzugsweise zwei verschiedene Mittelungsmethoden angewendet. Two different averaging methods are preferably used.
Bei einer ersten Alternative wird die zeilenweise gemittelte Schneidenform durch die Werte des gemessenen Profils in Bezug auf den Maximalwert in jeder Zeile, d.h. bezogen auf eine nicht begradigte Schneidkante ermittelt. In a first alternative, the line-average averaged shape of the cutting edge is represented by the values of the measured profile with respect to the maximum value in each line, i. determined based on a non-straightened cutting edge.
Bei einer zweiten Alternative wird die zeilenweise gemittelte Schneidenform in Bezug auf den an eine interpolierte In a second alternative, the line-average averaged cutting edge shape is interpolated with respect to one
Schneidkantenform angenäherten Kreisbogen ermittelt. Die angenäherte Kreisbogenform wurde oben in Bezug auf die Fig. 10 beschrieben worden ist. Die zeilenweise gemittelte Cutting edge shape approximated circular arc determined. The approximate circular arc shape has been described above with reference to FIG. The line averaged
Schneidenform erscheint hierdurch bei der zweiten Alternative der Interpolation gegenüber der ersten Alternative etwas stumpfer. Aus der Näherung an ein ideales Schneidrad In the second alternative of interpolation, cutting edge forms somewhat duller than the first alternative. From the approximation of an ideal cutting wheel
resultiert somit für jede Zeile ein Kurvenverlauf. In den Fig. 12 und 13 ist dieser Kurvenverlauf und der gemessene Verlauf einer Zeile dargestellt.
Wie aus Fig. 12 zu erkennen ist, weicht die zeilenweise gemittelte Schneidenform 42 insbesondere im Bereich der Schneidkante von der idealen Form ab. Eine deutliche Thus results for each line a curve. FIGS. 12 and 13 show this curve and the measured course of a line. As can be seen from FIG. 12, the line-wise averaged cutting edge shape 42 deviates from the ideal shape, in particular in the region of the cutting edge. A clear
Abstumpfung über eine Breite von ca. +/- 3-4 ym seitlich der Schneidkante (x = 0 ym) ist zu erkennen. Dulling over a width of about +/- 3-4 ym laterally of the cutting edge (x = 0 ym) can be seen.
Dagegen zeigt Fig. 13 eine zeilenweise gemittelte In contrast, Fig. 13 shows averaged line by line
Schneidenform 52 für das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitete Schneidrädchen, die im Bereich der Schneidkante über die Form der an das ideale runde und unstrukturierte Schneidrädchen angenäherte Geometrie hinausragt. Die Cutting edge mold 52 for the cutting wheel machined by the method according to the invention, which projects beyond the shape of the geometry approximating the ideal round and unstructured cutting wheel in the region of the cutting edge. The
gemessene Schneidkante weist gerade im Bereich +/- 30-50 ym um die Schneidkante herum eine überhöhte spitzere Form auf. Zudem ist der Verlauf der Kurve 52 deutlich glatter als die Kurve 42 in Fig. 12, was erneut einen Hinweis auf die measured cutting edge has just in the range +/- 30-50 ym around the cutting edge on an exaggerated more pointed shape. In addition, the course of the curve 52 is much smoother than the curve 42 in Fig. 12, which again a reference to the
Glättungswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens gibt. Smoothing effect of the method according to the invention gives.
Die Differenz zwischen den beiden Kurven 40 und 42 sowie die Differenz zwischen den beiden Kurven 50 und 52 an der The difference between the two curves 40 and 42 and the difference between the two curves 50 and 52 at the
Position der Schneidkante (x = 0 ym) wird als Maß für die Schneidkantenabstumpfung verwendet. Dabei ergibt sich für Fig. 12 ein positiver Wert, während die Position of the cutting edge (x = 0 ym) is used as a measure of the cutting edge blunting. This results in a positive value for FIG. 12, while the
Schneidkantenabstumpfung für Fig. 13 negativ ist. Bei einer idealen Schneidkante wären beide Kurven identisch und die Schneidkantenabstumpfung somit Null. Cutting edge blunting for Fig. 13 is negative. For an ideal cutting edge, both curves would be identical and the cutting edge blunting would be zero.
Die Fig. 14 und 15 zeigen eine Auswertung der über alle Zeilen gemittelten Winkel der gemessenen Schneidkante im Vergleich zu einer an ein ideal rundes und unstrukturiertes Schneidrädchen angenäherte Geometrie. Diese angenäherte Geometrie ist anhand von Fig. 8 erläutert worden.
Die Skalierung ist in beiden Diagrammen gleich gewählt worden, so dass die Verläufe der einzelnen Kurven direkt miteinander verglichen werden können. FIGS. 14 and 15 show an evaluation of the angles of the measured cutting edge averaged over all lines in comparison to a geometry approximated to an ideally round and unstructured cutting wheel. This approximate geometry has been explained with reference to FIG. The scaling has been chosen the same in both diagrams, so that the curves of the individual curves can be directly compared with each other.
Die in den Fig. 14 und 15 enthaltene strichpunktierte Linie 60 bzw. 70 bei einem Winkel von ca. 138° in Fig. 14 und von ca. 141° stellt den in der angenäherten Geometrie zwischen den beiden Randbereichen aufgespannten Schneidenwinkel dar. The dash-dot line 60 and 70 shown in FIGS. 14 and 15 at an angle of approximately 138 ° in FIG. 14 and of approximately 141 ° represents the cutting edge angle spanned in the approximate geometry between the two edge regions.
Die in den Fig. 14 und 15 eingezeichneten Linien 62 und 72 stellen den kumulierten Schneidwinkel dar. Zur Berechnung des kumulierten Schneidwinkels wird zunächst der über alle Zeilen gemittelte Höhenwert der Schneidkante berechnet. Danach wird zu beiden Seiten der Schneikante in gleichen Abständen rechts und links der jeweils über alle Zeilen gemittelte mittlere Höhenwert auf der Seitenfläche ermittelt. Der kumulierte Winkel ist dann der Winkel, der durch die beiden Geraden definiert ist, die zwischen dem gemittelten Höhenwert der Schneidkante und den beiden gemittelten Werten in den The lines 62 and 72 drawn in FIGS. 14 and 15 represent the cumulative cutting angle. To calculate the cumulative cutting angle, the height value of the cutting edge averaged over all lines is first calculated. Thereafter, the mean vertical value on the side surface, which is averaged over all rows, is determined on both sides of the edge of the snow at equal intervals on the right and left. The cumulative angle is then the angle defined by the two straight lines between the averaged height value of the cutting edge and the two averaged values in the
Abstandspunkten links und rechts der Schneidkante verlaufen. Distance points left and right of the cutting edge.
Die Kurvenform der Linien 62 und 72 ist daher symmetrisch zur Schneidkante (x = 0 ym) . Die Form des kumulierten The waveform of lines 62 and 72 is therefore symmetrical to the cutting edge (x = 0 ym). The shape of the cumulative
Schneidwinkels ist folgendermaßen zu interpretieren. Cutting angle is to be interpreted as follows.
In Fig. 14 liegt der kumulierte Schneidwinkel für große In Fig. 14, the cumulative cutting angle is large
Abstände von ca. +/- 50 ym von der Schneidkante nur wenig oberhalb des an die ideale Form angenäherten Winkels der Linie 60. Je näher der Abstand zur Schneidkante verringert wird, desto stärker steigt der kumulierte Winkel an, bis er bei x = 0 ym den Wert 180° erreicht. Auch wenn die Kurvenform
eine Spitze vermittelt, vergrößert sich in der Darstellung der Schneidwinkel zu größeren Werten in y-Richtung. Distances of approx. +/- 50 ym from the cutting edge only slightly above the angle of the line 60 approximating to the ideal shape. The closer the distance to the cutting edge is reduced, the more the cumulative angle increases until it reaches x = 0 ym reached the value 180 °. Even if the waveform gives a peak, increases in the representation of the cutting angle to larger values in the y-direction.
Die Breite der Kurve 62 gibt einen Hinweis darauf, dass der kumulierte Schneidwinkel bereits ab +/- 20 ym stark zunimmt und bei +/- 10 ym den Winkel von ca. 150° übersteigt, also flacher wird. Die flacheren Winkel sind daher ein Maß für die Abstumpfung der Schneidkante. Beim Ritzen von dünnen Gläsern ist die Ritzbreite im Vergleich zum Ritzen dicker Gläser erheblich geringer. Beträgt die Ritzbreite links und rechts der Schneidkante beispielsweise nur lOym, so beträgt der mit dem Glas in Berührung kommende Schneidenwinkel in Fig. 14 etwas mehr als 151°, bei einer Ritzbreite links und rechts der Schneidkante von 20 ym etwa 144°. In Fig. 15 treten zudem erheblich geringere Schwankungen in der Oberflächenstruktur auf . The width of the curve 62 gives an indication that the cumulative cutting angle already increases sharply from +/- 20 ym and at +/- 10 ym exceeds the angle of about 150 °, ie becomes flatter. The shallower angles are therefore a measure of the blunting of the cutting edge. When scribing thin glasses, the scribe width is considerably lower compared to scribing thick glasses. If the scribe width to the left and to the right of the cutting edge is, for example, only 10 μm, the edge angle coming into contact with the glass in FIG. 14 is slightly more than 151 °, with a scratch width left and right of the cutting edge of 20 μm about 144 °. In addition, in FIG. 15, significantly lower fluctuations in the surface structure occur.
Dagegen verläuft die Kurve 72 in Fig. 15 für größere Abstände bis ca. +/- 50 ym zunächst unterhalb des an die ideale Form angenäherten Winkels der Linie 70. Das bedeutet, dass in diesem Bereich die Schneidkante einen steileren Winkel als die an die ideale Geometrie angenäherte Form aufweist. Erst ab Werten unterhalb von +/- 5 ym übersteigt der kumulierte Winkel den Wert von ca. 150°. Die Schneidkante rundet daher erst bei deutlich kleineren Werten ab, als es beim Stand der Technik der Fall ist. Sogar bei geringeren Ritzbereiten, wie beim Ritzen von Dünnglas üblich, ist der Schneidenwinkel im Bereich der Berührung des Schneidrädchens mit dem Glas, verglichen mit dem nur vorgefertigten, vergleichsweise konstant und scharf.
In den Fig. 14 und 15 stellen die Linien 64 und 66 bzw. 74 und 76 den Winkel dar, der sich aus den beiden mittleren lokalen Steigungen links und rechts der Schneidkante in In contrast, the curve 72 in Fig. 15 for greater distances to about +/- 50 ym initially below the approximated to the ideal shape angle of the line 70. This means that in this area, the cutting edge at a steeper angle than that of the ideal Geometry has approximate shape. Only from values below +/- 5 ym does the cumulative angle exceed the value of approximately 150 °. The cutting edge therefore rounds off only at significantly smaller values than is the case in the prior art. Even with minor scoring, as is common in scribing thin glass, the cutting angle in the area of contact of the cutting wheel with the glass is comparatively constant and sharp compared to that of the prefabricated one. In FIGS. 14 and 15, lines 64 and 66, and 74 and 76 respectively represent the angle formed by the two mean local slopes left and right of the cutting edge in FIG
Abhängigkeit vom Abstand zur Schneidkante ergibt. Hierbei stellt die gestrichelte Kurve 64 bzw. 74 die über einen Depends on the distance to the cutting edge. In this case, the dashed curve 64 and 74, the over a
Pixelabstand ermittelten lokalen Steigungen und die Pixel pitch determined local slopes and the
durchgehende Kurve 66 bzw. 76 die mit einem 3x1 Rechteck- Tiefpass gefilterte lokale Steigung dar. Die ersten 2 Pixel in unmittelbarer Nähe der Schneidkante sind nicht (erstes Pixel) bzw. nur mit einem 2X1 Tiefpass (zweites Pixel gefiltert . the first 2 pixels in the immediate vicinity of the cutting edge are not filtered (first pixel) or only with a 2X1 low-pass filter (second pixel).
Ein Vergleich zwischen den Amplituden der beiden Kurven 64 und 74 ergibt für das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Schneidrädchen eine deutliche glattere A comparison between the amplitudes of the two curves 64 and 74 results in a significantly smoother for the cutting wheel processed by the method according to the invention
Oberfläche . Surface .
Aus dem Verlauf der Kurve 66 bzw. 76 lässt sich der From the course of the curve 66 or 76 can be the
Startabstand der Schneidkantenverrundung ableiten, der den Abstand zur Schneidkante definiert, bei dem die durchgehende Kurve 66 bzw. 76 von der Schneidkante ausgehend erstmalig einen Wert von 1 Grad oberhalb der gestrichelten Kurve 60 bzw. 70 erreicht. Dieser Wert ist jeweils zusätzlich mit einem Kreuz markiert. Für Abstände zur Schneidkante, die kleiner als dieser Startabstand der Schneidkantenverrundung sind, ist der lokale Schneidenwinkel somit durchgehend um mehr als 1° größer als der mittlere, an die ideale Derive the starting distance of the cutting edge rounding, which defines the distance to the cutting edge at which the continuous curve 66 and 76, starting from the cutting edge for the first time reached a value of 1 degree above the dashed curve 60 and 70, respectively. This value is additionally marked with a cross. For distances to the cutting edge, which are smaller than this starting distance of the cutting edge rounding, the local cutting angle is thus continuously more than 1 ° larger than the middle, to the ideal
Schneidkantenform angenäherte Schneidenwinkel. Das wird so interpretiert, dass die Verrundung der Schneidkante ab dieser Stelle beginnt.
Aus Fig. 14 lässt sich ablesen, dass der Startpunkt der Schneidkantenverrundung für das vorgefertigte Schneidrädchen bei Werten von +/- 7 - 10 ym liegt. Dagegen liegt der Wert des Startpunkts der Schneidkantenverrundung bei dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeiteten Schneidrädchens nach Fig. 15 bei Werten von +/- 3-4 ym. Auch dieser Wert stellt also ein Maß für die Schärfe und Genauigkeit der Schneidkante dar . Aus der Fig. 15 kann des Weiteren noch Folgendes abgelesen werden. Die Seitenflächen weisen einen mittleren Cutting edge shape approximate cutting angle. This is interpreted as meaning that the rounding of the cutting edge starts from this point. From Fig. 14 it can be seen that the starting point of the cutting edge rounding for the prefabricated cutting wheel is at values of +/- 7 - 10 ym. In contrast, the value of the starting point of the cutting edge rounding in the cutting wheel machined by the method according to the invention according to FIG. 15 is at values of +/- 3-4 μm. This value also represents a measure of the sharpness and accuracy of the cutting edge. The following can also be read from FIG. 15. The side surfaces have a middle
Schneidwinkel zueinander auf, der durch den Winkel zweier Abschnitte, die zu beiden Seiten der Schneidkante von der Schneidkante bis zu einem ersten Abstand, hier ca. +/- 250 ym zur Schneidkante begrenzt sind. Dieses entspricht der Breite des Eingangsbildes und der Winkel entspricht dem mittleren Schneiwinkel der Linie 70. Der Winkel zwischen zwei Cutting angle to each other, which are limited by the angle of two sections, which are on both sides of the cutting edge of the cutting edge to a first distance, here about +/- 250 ym to the cutting edge. This corresponds to the width of the input image and the angle corresponds to the mean cutting angle of the line 70. The angle between two
Abschnitten der Seitenflächen, der in einem Bereich zwischen einem zweiten Abstand nahe der Schneidkante, hier der Sections of the side surfaces, in an area between a second distance near the cutting edge, here the
Startpunkt der Schneidkantenverrundung, und einem gegenüber dem ersten Abstand geringeren dritten Abstand, hier bei +/- 50 ym begrenzt ist, ist kleiner als der mittlere Starting point of the cutting edge rounding, and a relation to the first distance smaller third distance, here is limited to +/- 50 ym, is smaller than the middle
Schneidwinkel. Denn die Kurven 74 und 76 verlaufen in diesem Abschnitt unterhalb der Linie 70.
Cutting angle. Because the curves 74 and 76 run in this section below the line 70.
Claims
P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Verfahren zum Glätten einer Oberfläche eines Method for smoothing a surface of a
vorgefertigten Schneidwerkzeugs, insbesondere prefabricated cutting tool, in particular
Schneidrädchens mit zwei Seitenflächen, die unter einem Winkel zueinander verlaufen und eine Schneidkante bilden, bei dem zumindest eine Seitenfläche zumindest in einem zur Schneidkante angrenzenden Bereich mit einem Schneidrädchens with two side surfaces which extend at an angle to each other and form a cutting edge, wherein at least one side surface at least in a region adjacent to the cutting edge with a
Laserstrahl beaufschlagt wird und Laser beam is applied and
bei dem der Laserstrahl unter einen flachen Winkel zur Oberfläche der Seitenkante ausgerichtet ist. wherein the laser beam is aligned at a shallow angle to the surface of the side edge.
Verfahren nach Anspruch 1, Method according to claim 1,
bei dem der flache Winkel in einem Winkelbereich von weniger als 45°, vorzugsweise 5° bis 45°, insbesondere 10° bis 30° eingestellt wird. in which the flat angle is set in an angular range of less than 45 °, preferably 5 ° to 45 °, in particular 10 ° to 30 °.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, Method according to claim 1 or 2,
bei dem der Laserstrahl auf den zur Schneidkante in which the laser beam on the cutting edge
angrenzenden Bereich fokussiert wird. is focused adjacent area.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Method according to one of claims 1 to 3,
bei dem das Schneidrädchen kontinuierlich oder in where the cutting wheel is continuous or in
separaten Schritten gedreht wird. separate steps is rotated.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, Method according to one of claims 1 to 4,
bei dem die relative Position des Laserfokus zur where the relative position of the laser focus to
Seitenfläche kontinuierlich oder in einzelnen Schritten verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, Side surface is adjusted continuously or in single steps. Method according to claim 5,
bei dem der Laserstrahl parallel zur Ausbreitungsrichtung unter Beibehaltung des Winkels zur Seitenfläche und unter Beibehaltung der relativen Position des Fokus des in which the laser beam is parallel to the propagation direction while maintaining the angle to the side surface and maintaining the relative position of the focus of the
Laserstrahls verstellt wird. Laser beam is adjusted.
Verfahren nach Anspruch 5, Method according to claim 5,
bei dem der Winkel des Laserstrahls zur Seitenfläche unter Beibehaltung des relativen Abstandes des Fokus des Laserstrahls zur Seitenfläche verstellt wird. wherein the angle of the laser beam is adjusted to the side surface while maintaining the relative distance of the focus of the laser beam to the side surface.
Verfahren nach Anspruch 7, Method according to claim 7,
bei dem der Winkel des Laserstrahls zur Seitenfläche an der Schneidkante geringer als im von der Schneidkante entfernten Bereich eingestellt wird. wherein the angle of the laser beam to the side surface at the cutting edge is set lower than in the area remote from the cutting edge.
Schneidwerkzeug, insbesondere Schneidrädchen zum Cutting tool, in particular cutting wheels for
Schneiden spröder Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas, Cutting brittle materials, such as ceramics and / or glass,
mit zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander verlaufenden Seitenflächen (6a, 6b) und with two at a predetermined angle to each other extending side surfaces (6a, 6b) and
mit einer durch die Seitenflächen (6a, 6b) gebildetenwith a through the side surfaces (6a, 6b) formed
Schneidkante (4), Cutting edge (4),
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass die Seitenflächen (6a, 6b) einen mittleren the side surfaces (6a, 6b) have a middle one
Schneidwinkel zueinander aufweisen, der durch den Winkel zweier Abschnitte, die zu beiden Seiten der Schneidkante (4) von der Schneidkante bis zu einem ersten Abstand zur Schneidkante (4) begrenzt sind, bestimmt ist, und Cutting angle to each other, which is determined by the angle of two sections which are bounded on both sides of the cutting edge (4) from the cutting edge to a first distance to the cutting edge (4), and
dass der Winkel zwischen zwei Abschnitten der that the angle between two sections of the
Seitenflächen (6a, 6b), die in einem Bereich zwischen einem zweiten Abstand nahe der Schneidkante und einem
gegenüber dem ersten Abstand geringeren dritten Abstand begrenzt sind, kleiner als der mittlere Schneidwinkel ist . Side surfaces (6a, 6b) which are in a range between a second distance near the cutting edge and a are limited to the first distance smaller third distance, smaller than the average cutting angle.
Schneidwerkzeug, insbesondere Schneidrädchen zum Cutting tool, in particular cutting wheels for
Schneiden spröder Materialien, beispielsweise Keramik und/oder Glas, Cutting brittle materials, such as ceramics and / or glass,
mit zwei unter einem vorgegebenen Winkel zueinander verlaufenden Seitenflächen (6a, 6b) und with two at a predetermined angle to each other extending side surfaces (6a, 6b) and
mit einer durch die Seitenflächen (6a, 6b) gebildeten with a through the side surfaces (6a, 6b) formed
Schneidkante (4), Cutting edge (4),
dadurch gekennzeichnet , characterized ,
dass mindestens eine der folgenden Parameterangaben a) bis d) erfüllt ist: at least one of the following parameters a) to d) is fulfilled:
die Schneidkante (4) weist eine Geradlinigkeitsabweichung von weniger als 2 ym, insbesondere von weniger als 1 ym auf, the cutting edge (4) has a straight-line deviation of less than 2 μm, in particular less than 1 μm,
die Schneidkante (4) weist eine Schneidkantenwelligkeit von weniger als 0,5 ym, insbesondere von weniger als 0,3 ym auf, the cutting edge (4) has a cutting edge waviness of less than 0.5 μm, in particular less than 0.3 μm,
die Schneidkante (4) weist eine negative the cutting edge (4) has a negative
Schneidkantenabstumpfung auf, Cutting edge blunting on,
die Schneidkante (4) weist einen Startabstand der the cutting edge (4) has a starting distance of
Schneidenverrundung von weniger als 4 ym, insbesondere von weniger als 2 ym auf. Edge rounding of less than 4 ym, especially less than 2 ym on.
11. Schneidwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, 11. Cutting tool according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Schneikante durchgängig ist.
that the snow edge is continuous.
12. Schneidwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, 12. Cutting tool according to claim 9 or 10,
dass die Schneidkante mit einer Abfolge von Zähnen und Zahnzwischenräumen versehen ist und dass die Eigenschafen der Schneidkante nach Anspruch 10 oder 11 zumindest für die Zähne gelten.
in that the cutting edge is provided with a sequence of teeth and interdental spaces and that the properties of the cutting edge according to claim 10 or 11 apply at least to the teeth.
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