Abrichtwerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Abrichtwerkzeug mit einem Grundkörper (2), dessen Arbeitsfläche (6) mit auf dem Grundkörper (2) verteilt angeordneten Hartstoffkörnern (7) belegt ist. Erfindungsgemäss werden in den Grundkörper (2) Vertiefungen (8) zur Aufnahme der Hartstoffkörner (7) eingebracht, wobei diese anschliessend mit einem Klebstoff gefüllt werden, der überschüssige Klebstoff über den Grundkörper (2) abgezogen wird und danach die Hartstoffkörner (7) auf den Grundkörper (2) geschleudert werden, so dass auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs nur die in den Vertiefungen (8) befindlichen Körner (7) haftend bleiben. Diese Hartstoffkörner können anschliessend mit einer physikalischen und/oder chemischen Bindung mit dem Grundkörper verbunden werden. Dadurch ist eine vorab genau festlegbare Verteilung der Körner über die Arbeitsfläche des Werkzeugs sichergestellt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Abrichtwerkzeug, welches einen Grundkörper mit einer Arbeitsfläche und auf dieser Arbeitsfläche verteilt angeordneten Hartstoffkörnern umfasst.

[0002] Ein solches Werkzeug ist in der Druckschrift EP-A-2 535 145 geoffenbart. Das dort beschriebene Werkzeug wird insbesondere zum Abrichten von Schleifscheiben bzw. Schleifschnecken zum Schleifen von Zahnrädern und ähnlichen Bauteilen eingesetzt. Beim Herstellungsverfahren des Werkzeuges wird vorerst ein Klebstoff mit einer definierten Filmdicke auf die Arbeitsfläche des herzustellenden Werkzeuges aufgebracht und anschliessend werden die Hartstoffkörner auf die mit dem Klebstoff versehene Arbeitsfläche aufgetragen und bleiben dort als Partikelbelag nach der Aushärtung des Klebstoffs dauerhaft verbunden.

[0003] Dieses bekannte Verfahren ermöglicht zwar eine schnelle Belegung des Grundkörpers mit den dafür vorgesehenen Partikeln, aber nicht eine einwandfrei gleichmässige Verteilungsdichte der Hartstoffkörner über die Arbeitsfläche des Werkzeugs. Das kann die Qualität der mit dem Werkzeug erzielbaren Schleifwirkung beeinträchtigen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abrichtwerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei dem der Grundkörper des Werkzeugs mit einer verbesserten Verteilung der Hartstoffkörner belegt und mit ihm damit einer Optimierung seiner Arbeitsfläche hinsichtlich seiner Schneidwirkung erzielt wird.

[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in den Grundkörper Vertiefungen zur Aufnahme der Hartstoffkörner eingebracht werden, deren Geometrie an die der Hartstoffkörner angepasst ist. Die in den Vertiefungen aufgenommenen Partikel werden auf diese Weise individuell exakt positioniert, nämlich entsprechend der Anordnung bzw. Verteilung der Vertiefungen auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs. Die Hartstoffkörner können somit mit einer definierten Verteilungsdichte aufgebracht werden, indem die sie aufnehmenden Vertiefungen entsprechend verteilt auf die Arbeitsfläche des Werkzeugs eingebracht werden.

[0006] Eine in der Praxis besonders vorteilhafte Verteilungsdichte ergibt sich durch eine Anordnung der Vertiefungen, aus der beim fertigen Werkzeug eine bestimmte Beabstandung der Hartstoffkörner bezogen auf ihre Innenseiten in Relation zu der Korngrösse erfolgt.

[0007] Es kann auch oft vorteilhaft sein, wenn die Vertiefungen, bezogen auf die Mittelachse des Werkzeugs, aussen dichter verteilt als innen eingebracht werden.

[0008] Die erfindungsgemässen Vertiefungen werden in der Regel so dimensioniert und ausgestaltet, dass sie jeweils ein Hartstoffkorn aufnehmen können. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Vertiefungen je nach Korngrösse und/oder Formgebung der Partikel so zu dimensionieren und zu gestalten, dass sie jeweils mehr als ein einziges Korn aufnehmen können.

[0009] Erfindungsgemäss werden die Vertiefungen in den Grundkörper durch Einbohren oder Einprägen derselben eingebracht. Da der Grundkörper normalerweise metallisch ist, können beide Fertigungsverfahren ohne grossen apparativen Aufwand angewandt werden. Je nach Beschaffenheit des Grundkörpers sind aber prinzipiell auch andere Fertigungsverfahren, wie etwa laserbetriebene Verfahren, anwendbar.

[0010] Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die in den Grundkörper eingebrachten Vertiefungen mit einem vorzugsweise elektrisch leitenden Klebstoff gefüllt werden, wobei der überschüssige Klebstoff über den Grundkörper abgezogen wird und anschliessend die Hartstoffkörner auf den Grundkörper geschleudert werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs nur die in den Vertiefungen befindlichen Partikel festgeklebt bleiben.

[0011] Die Erfindung sieht ebenfalls vor, dass der entstandene Partikelbelag anschliessend galvanisch eingenickelt wird, wobei die Nickelschicht auf dem Kleber abgeschieden wird und die Hartstoffkörner von der Nickelbindung umschlossen werden. Sie bleiben somit in den Vertiefungen bis zu einer bestimmten Kornhöhe vollkommen eingeschlossen, wobei physikalische und/oder chemische Bindungen, wie zum Beispiel eine Nickel-oder Lotbindung, auch den Rückhalt der Partikel in der gewünschten Richtung unterstützt. Es ist in diesem Sinne vorteilhaft, wenn die Vertiefungen im Grundkörper so gestaltet und bemessen sind, dass dadurch eine gewisse Orientierung der vorzugsweise als Dodekaeder ausgebildeten Hartstoffkörner bewirkt wird.

[0012] Zweckmässigerweise sind die Vertiefungen so dimensioniert und ausgestaltet, dass sie Hartstoffkörner mit gleichmässiger Kornform und/oder Korngrösse aufnehmen können.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

ein Abrichtwerkzeug mit einem Grundkörper, vereinfacht und leicht perspektivisch dargestellt,

Fig. 2

eine Ansicht eines Teilbereichs der Arbeitsfläche des Abrichtwerkzeugs nach Fig. 1;.

Fig. 3

ein einzelnes Hartstoffkorn der Arbeitsfläche nach Fig. 1, perspektivisch dargestellt,

Fig. 4

einen Grundriss dieses Hartstoffkorns nach Fig. 3, und

Fig. 5

einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäss Fig. 4.

[0014] Das in Fig. 1 dargestellte Abrichtwerkzeug dient zum Abrichten der Flanken von Schleifschnecken, die beispielsweise zum Schleifen von entsprechend ausgebildeten Zahnrädern eingesetzt werden. Solche Abrichtwerkzeuge können eine oder mehrere solcher Grundkörper 2 mit einer entsprechenden Anzahl von Arbeitsflächen 6 aufweisen. Diese Arbeitsflächen können auch mit speziellen Profilformen versehen und zudem können die Abrichtwerkzeuge als Abrichtzahnräder hergestellt sein.

[0015] Das Abrichtwerkzeug 1 besteht aus einem Grundkörper 2 mit einem zylindrischen Schaft 3, der mit einem Drehantrieb zum Antreiben des um die Achse 4 drehbaren Grundkörpers 2 koppelbar ist. Die Flanken 5 des Grundkörpers bilden die Arbeitsflächen 6 des Werkzeugs. Zu diesem Zweck sind sie mit einem Belag aus Hartstoffkörnern 7 ausgestattet.

[0016] Ein Teilbereich des Belags ist in Fig. 2 stark vergrössert dargestellt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die durch eine Nickelbindung 9 eingebetteten Hartstoffkörner 7 als Diamantkörner mit einem Korndurchmesser von beispielsweise 400 µm und einer vorzugsweise dodekaedrischen Gestalt vorgesehen. Je nach Einsatzbedingungen können aber selbstverständlich auch andere Kornformen und -grössen sowie andere Materialien wie superabrasives oder ähnliche hochabrasive Werkstoffe verwendet werden.

[0017] Wie aus Fig. 3 bis Fig. 5 im Detail ersichtlich ist, sind im Grundkörper 2 erfindungsgemäss genau definiert verteilt angeordnete Vertiefungen 8 eingebracht, deren Gestalt und Dimensionen an die der Hartstoffkörner 7 so angepasst ist, dass sie die Körner bis zu einer bestimmten Kornhöhe annähernd formschlüssig aufnehmen können. Sie sind auch aufgrund ihrer besonderen Ausgestaltung in der Lage, den Hartstoffkörnern 7 die Ausrichtung zu geben, die jeweils für die Funktion des Werkzeugs optimal ist. So ist die Tiefe T der jeweiligen Vertiefung und auch die vorstehende Höhe H des Kornes bestimmbar und somit können die Parameter für ein optimales Abrichten und einer maximalen Lebensdauer des Werkzeuges entsprechend ausgelegt werden.

[0018] Die Vertiefungen 8 werden in den Grundkörper 2 vorzugsweise entweder eingebohrt, eingeprägt und/oder gelasert, je nachdem aus welchem Material der normalerweise metallene Grundkörper 2 hergestellt ist. Die Verteilungsdichte der Vertiefungen 8 auf der Arbeitsfläche 6 des Werkzeugs ist so gewählt, dass im fertigen Werkzeug die Abstände zwischen den Körnern 7 innenseitig beispielsweise ungefähr die halbe Korngrösse D betragen, wobei diese Abstände beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung gleichmässig sind.

[0019] Je nach Beschaffenheit der Körner und/oder Arbeitsweise des Werkzeugs ist es selbstverständlich möglich, die Verteilungsdichte der Vertiefungen und somit die des Kornbelags ganzflächig oder auch zonenweise zu variieren. Im letzteren Fall werden die Vertiefungen 8 in Bezug auf die Mittelachse 4 des Werkzeugs aussen dichter verteilt als innen angebracht, damit beim fertigen Werkzeug dieses aussen mit mehr Hartstoffkörnern pro Flächeneinheit als innen versehen ist, da im Normalfall die aussenliegenden Körner zuerst und somit länger in Einsatz sind als die innenliegenden Partikel.

[0020] Nach Einbringen der Vertiefungen 8 auf die Arbeitsflächen 6 des Grundkörpers werden sie mit einem elektrisch leitenden Klebstoff gefüllt, und der überschüssige Klebstoff wird anschliessend beispielweise mit einer Rakel über den Grundkörper 2 abgezogen. Danach werden die Diamantkörner 7 auf die Arbeitsfläche 6 geschleudert, wobei die Körner nur in den mit Klebstoff gefüllten Vertiefungen 8 haftend bleiben. Durch eine entsprechende Anordnung der Vertiefungen lässt sich die Kornverteilung über die Arbeitsfläche 6 in vielfältiger Weise variieren. Auf diese Weise ergibt sich immer eine genau definierte Verteilung der Körner über die Arbeitsfläche des Werkzeugs.

[0021] Die erfindungsgemässe Ausbildung des Werkzeugs hat somit grundsätzlich den Vorteil, dass sie eine vorab genau festlegbare Positionierung der Hartstoffkörner auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs gewährleistet. Durch entsprechende Festlegung dieser Grösse kann das Werkzeug so verbessert werden, dass es für den jeweiligen Einsatzfall optimal ist.

[0022] Der entstehende Diamantbelag kann anschliessend galvanisch eingenickelt werden. In diesem Fall ist der Kleber für die Diamantkörner so gewählt, dass er mit den Chemikalien des nachfolgenden galvanischen Prozesses verträglich ist. Da der verwendete Kleber elektrisch leitend ist, kann die Nickelschicht problemlos auf ihm abgeschieden werden, so dass die in die Vertiefungen eingeklebten Diamantkörner sauber von der Nickelbindung umschlossen werden. Auf diese Weise werden die Vertiefungsränder abgedichtet, und die Diamantkörner erhalten einen besseren Rückhalt.

[0023] Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft einen Grundkörper für Abrichtwerkzeuge, die insbesondere zum Abrichten von Schleifschnecken bestimmt sind. Die Erfindung ist wie oben erwähnt aber auch ohne weiteres bei anderen ähnlich arbeitenden Werkzeugen, wie beispielsweise Schleif- oder Honwerkzeugen, anwendbar.

Ansprüche

1. Abrichtwerkzeug, welches einen Grundkörper (2) mit einer Arbeitsfläche (6) und auf dieser Arbeitsfläche verteilt angeordneten Hartstoffkörnern (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
in den Grundkörper (2) eine Anzahl von in Abständen zueinander hergestellten Vertiefungen (8) eingearbeitet sind, in welchen Hartstoffkörner (7) aufgenommen sind.

2. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Grundkörper (2) eine bestimmte Anzahl von in definierten Abständen zueinander hergestellten Vertiefungen (8) eingearbeitet sind, in welchen Hartstoffkörner (7) aufgenommen sind.

3. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Geometrie der Vertiefungen (8) an die der Hartstoffkörner (7) angepasst sind, damit die Hartstoffkörner (7) darin jeweils annähernd formschlüssig gehalten sind.

4. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verteilungsdichte der Vertiefungen (8) auf der Arbeitsfläche (6) des Grundkörpers (2) so festgelegt ist, dass die Abstände zwischen den Hartstoffkörnern (7) annähernd im Verhältnis zu der Korngrösse (D) entsprechen.

5. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) in Bezug auf die Mittelachse (4) des Werkzeugs aussen anders als innen verteilt eingebracht sind.

6. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) in den Grundkörper (2) eingebohrt, eingeprägt und/oder gelasert sind.

7. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) so dimensioniert sind, dass sie eine gezielte Orientierung der vorzugsweise als Dodekaeder ausgebildeten Hartstoffkörner (7) ermöglichen.

8. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) so dimensioniert sind, dass sie die Verwendung von Hartstoffkörnern (7) mit gleichmässiger Kornform und Korngrösse ermöglichen.

9. Verfahren zur Herstellung eines Abrichtwerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hartstoffkörner (7) auf den Grundkörper (2) aufgeklebt werden, indem die Vertiefungen (8) mit einem vorzugsweise elektrisch leitenden Klebstoff gefüllt werden, wobei der überschüssige Klebstoff mit einem geeigneten Werkzeug über den Grundkörper (2) abgezogen wird und anschliessend die Hartstoffkörner (7) auf den Grundkörper (2) aufgetragen werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
der Körnerbelag anschliessend mit einer physikalischen und/oder chemischen Bindung, wie zum Beispiel eine Nickel- oder Lotbindung, versehen wird, wobei die Nickelschicht auf dem Kleber abgeschieden wird und somit die Hartstoffkörner (7) komplett von der Nickelbindung (9) umschlossen werden.

Zeichnung