VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES ABRICHTWERKZEUGS FÜR EIN SCHLEIFWERKZEUG

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Abrichtwerkzeugs (1) für ein Schleifwerkzeug, vorzugsweise für eine Schleifschnecke, wobei das Abrichtwerkzeug (1) mindestens einen, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten, sich radial (r) erstreckenden Vorsprung (2) aufweist. Um eine präzise Geometrie des Abrichtwerkzeugs zu erhalten, sieht die Erfindung vor, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Herstellung eines Formrings (3), der an einer radial innenliegenden Fläche (4) eine der Anzahl der Vorsprünge (2) entsprechende Anzahl Ausnehmungen (5) aufweist, die kongruent zu den Vorsprüngen (2) ausgebildet sind; b) Platzieren eines Abrasivmaterials (6), insbesondere von Diamantpulver, in den Ausnehmungen (5); c) Erzeugung einer chemischen oder elektro-chemischen Beschichtung (7) in den Ausnehmungen (5), so dass das Abrasivmaterial (6) im Bereich der Oberfläche (8) der Ausnehmungen (5) fixiert wird; d) Entfernung des Formrings (3), um das so entstandene Abrichtwerkzeug (1) zu erhalten; wobei vor oder während Schritt b) oder vor oder während Schritt c) im Bereich der radial innenliegenden Fläche (4) ein Stützelement (9) platziert wird, das während Schritt c) zumindest teilweise durch die Beschichtung (7) stoffschlüssig mit dem entstehenden Abrichtwerkzeug (1) verbunden wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Abrichtwerkzeugs für ein Schleifwerkzeug, vorzugsweise für eine Schleifschnecke, wobei das Abrichtwerkzeug mindestens einen, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten, sich radial erstreckenden Vorsprung aufweist.

[0002] Bei der Bearbeitung insbesondere von Verzahnungen mit wälzenden Werkzeugen wird in der Regel eine abrichtbare mehrgängige Schleifschnecke eingesetzt. Das Abrichten der Schleifschnecke geschieht wiederum mit einer ein- oder mehrrilligen Abrichtrolle. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Abrichtwerkzeugs. Bevorzugt sind hierbei mehrrillige Vollprofilrollen vorgesehen, die zum effizienten Abrichten von Schleifschnecken eingesetzt werden können.

[0003] Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der DE 101 56 661 A1 beschrieben. Ein ähnliches Verfahren offenbart die JP H04 244 377 A. Andere Lösungen zeigen die US 2002/0182401 A1 und die US 2014/0273773 A1.

[0004] Um eine solche gattungsgemäße Vollprofilrolle herzustellen, wird nach einem anderen Verfahren ein Formring hergestellt, der mit dem werkstückspezifischen Profil versehen ist. Auf diesem Profil scheidet sich zumeist in einem galvanischen Prozess eine Diamant- bzw. Nickelschicht ab, die - auf einen Kern geklebt - nach diversen weiteren Prozessschritten letztlich das eingangs genannte Abrichtwerkzeug ergibt.

[0005] Der Herstellungsprozess ist dabei sehr aufwändig. Häufig befindet sich bereits für die Erzeugung der Diamant- bzw. Nickelschicht der Formring bis zu drei Wochen in einem galvanischen Bad.

[0006] Dabei hat sich ergeben, dass das so erzeugte Profil des Abrichtwerkzeugs mitunter Fehler aufweist, die auf diverse Ursachen zurückgeführt werden können. Namentlich "klappen" die äußeren Flanken des Profils nach außen weg, was auf Spannungen im Gefüge zurückgeführt wird. Weiterhin machen sich auch thermische Spannungen bemerkbar, die zu Fehlern im Profil führen.

[0007] Somit ergibt sich, dass durch Verformungen der Nickelschicht, insbesondere hervorgerufen durch innere Spannungen und mechanische Belastung, die Genauigkeit des Profils beeinträchtigt wird. In nachteilhafter Weise ist somit vor der Verwendung des Abrichtwerkzeugs eine entsprechende Nacharbeit notwendig, um die Fehler zu eliminieren.

[0008] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren so auszubilden, dass das Profil des hergestellten Abrichtwerkzeugs möglichst gut der idealen Kontur entspricht; somit sollen Profilfehler am Abrichtwerkzeug eliminiert werden. Insbesondere soll sichergestellt werden, dass die Verformung der Nickelschicht möglichst gering bleibt. Demgemäß soll das Abrichtwerkzeug eine möglichst präzise Geometrie haben.

[0009] Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung sieht ein Verfahren vor, das die Schritte aufweist:

a) Herstellung eines Formrings, der an einer radial innenliegenden Fläche eine der Anzahl der Vorsprünge entsprechende Anzahl Ausnehmungen aufweist, die kongruent zu den Vorsprüngen ausgebildet sind;

b) Platzieren eines Abrasivmaterials, insbesondere von Diamantpulver, in den Ausnehmungen;

c) Erzeugung einer chemischen oder elektro-chemischen Beschichtung in den Ausnehmungen, so dass das Abrasivmaterial im Bereich der Oberfläche der Ausnehmungen fixiert wird;

d) Entfernung des Formrings, um das so entstandene Abrichtwerkzeug zu erhalten;

wobei vor oder während Schritt b) oder vor oder während Schritt c) im Bereich der radial innenliegenden Fläche ein Stützelement platziert wird, das während Schritt c) zumindest teilweise durch die Beschichtung stoffschlüssig mit dem entstehenden Abrichtwerkzeug verbunden wird.

[0010] Als Stützelement wird dabei bevorzugt eine offene Gitterstruktur mit Öffnungen verwendet, so dass die radial innenliegende Fläche nicht durch das Stützelement radial verschlossen wird. Vielmehr wird somit der Austausch des für die Herstellung der Beschichtung benötigten Elektrolyts durch das Stützelement nicht bzw. kaum behindert.

[0011] Das Stützelement erstreckt sich dabei bevorzugt über eine Breite, die zwischen 90 % und 100 % der Breite des Abrichtwerkzeugs entspricht.

[0012] Als Stützelement wird vorzugsweise eine Struktur verwendet, die eine Anzahl Ringe aufweist, die in Umfangsrichtung der radial innenliegenden Fläche verlaufen, wobei die Ringe mittels Querstreben miteinander verbunden sind, wobei die Querstreben in Achsrichtung des Abrichtwerkzeugs verlaufen. Die Ringe und/oder die Querstreben bestehen dabei bevorzugt aus Metall. Die Ringe und/oder die Querstreben weisen bevorzugt einen kreisförmigen Querschnitt auf. Insofern kann ein Draht mit kreisförmigem Querschnitt als Basismaterial für die Herstellung des Stützelements verwendet werden.

[0013] Die Anzahl der Ringe ergibt sich bevorzugt aus der Anzahl der Vorsprünge plus Eins. In diesem Falle befindet sich also ein Ring jeweils an beiden Seiten jeder Ausnehmung des Formrings.

[0014] Die Ringe und die Querstreben können vor ihrer Verwendung bzw. vor dem Einbringen in den Formring miteinander stoffschlüssig verbunden werden; hierbei ist insbesondere an eine Verschweißung oder Verlötung gedacht.

[0015] Der Formring kann während der Durchführung des obigen Schritts c) zumindest zeitweise um seine Achse rotieren. Damit kann bewirkt werden, dass das Abrasivmaterial (insbesondere das Diamantpulver) durch die Zentrifugalkraft so lange in den Ausnehmungen des Formrings gehalten wird, bis es durch den (insbesondere galvanischen) Beschichtungsvorgang an der Oberfläche der Ausnehmung fixiert ist.

[0016] Die Entfernung des Formrings gemäß obigem Schritt d) erfolgt bevorzugt durch Zerspanen, insbesondere durch Abdrehen, des Formrings.

[0017] Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht also darin, während des vorzugsweise galvanisch durchgeführten Beschichtungsprozesses eine Verstrebung (d. h. das Stützelement) in die sich bildende Nickelschicht einzubringen. Diese Verstrebung wirkt einer möglichen Verformung entgegen und verhindert diese. Wie erwähnt, ist eine galvanische Beschichtung (elektrochemische Abscheidung; "galvanisch Nickel") bevorzugt. Generell kann allerdings auch eine chemische Beschichtung vorgesehen werden ("chemisch Nickel"). Auch sind natürlich verschiedene Beschichtungsmaterialien möglich, wobei Nickel bevorzugt ist.

[0018] Das Material des Stützelements wird dabei so gewählt, dass es problemlos in die Nickelschicht eingebracht werden kann und sich dabei möglichst wenig verformt. Dabei wird darauf geachtet, dass sich die abgeschiedene galvanische Schicht nicht verformen kann. Das Stützelement wird mit der bereits gegebenenfalls zuvor (im Rahmen einer ersten Fixierung des Abrasivmaterials im Formring) aufgebrachten galvanischen Schicht, die die Abrasivkörper bereits enthält, galvanisch verbunden.

[0019] Demgemäß wird also die Ausgestaltung der Stützelements so gewählt, dass es einer gegebenenfalls wirkenden Verformungsspannung entgegenwirkt.

[0020] Dabei ist darauf zu achten, dass das Stützelement so ausgestaltet bzw. so ausgelegt ist, dass eine gleichmäßige Abscheidung der galvanischen Schicht auch nach dem Einbringen des Stützelements erreicht werden kann. Das Stützelement darf namentlich keine Abschirmung bilden; der Austausch des Elektrolyts muss gewährleistet bleiben.

[0021] Das Stützelement kann dabei vor oder nach dem Diamantieren eingebracht werden (d. h. vor oder nach der Einbringung des Abrasivmaterials auf die Oberfläche der oben genannten Ausnehmungen).

[0022] Bei der vorgeschlagenen Ausgestaltung des Stützelements ist sichergestellt, dass das Stützelement beim Galvanisieren keine Veränderung der Korndichte (Anzahl der Körner auf der Fläche) und keine Kornfehlstellen bewirkt.

[0023] Die vorgeschlagene Erfindung wird insbesondere bei Vollprofilrollen eingesetzt bzw. bei der galvanischen Negativbeschichtung.

[0024] In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1

im teilweisen Radialschnitt die Seitenansicht eines Abrichtwerkzeugs in Form einer dreirilligen Vollprofilrolle,

Fig. 2

im Radialschnitt einen Formring mit dem mittels diesem hergestellten Abrichtwerkzeug und

Fig. 3

in perspektivischer Darstellung einen Teil eines Stützelements, das in das Abrichtwerkzeug eingebettet ist.

[0025] In Figur 1 ist ein Abrichtwerkzeug 1 in Form einer Abrichtrolle dargestellt. Das Abrichtwerkzeug 1 besteht aus einem rotationssymmetrischen Bauteil, das eine Achsrichtung a aufweist sowie eine radiale Richtung r. In axialer Richtung weist das Abrichtwerkzeug 1 eine Breite B auf.

[0026] Im Ausführungsbeispiel hat das Abrichtwerkzeug 1 drei ringförmig ausgebildete, in Umfangsrichtung umlaufende Vorsprünge 2, die sich in radiale Richtung r erstrecken. Diese Vorsprünge 2 sind mit Abrasivmaterial 6 in Form von Diamantpulver (entsprechender Körnung; abhängig vom abzurichtenden Schleifwerkzeug) versehen, so dass mit dem Abrichtwerkzeug 1 eine Schleifschnecke abgerichtet werden kann. Dieses Verfahren ist als solches bekannt und muss hier nicht näher erläutert werden.

[0027] Die Herstellung eines solchen Abrichtwerkzeugs 1 ist in Figur 2 illustriert. Zentrales Element für die Herstellung ist ein Formring 3, der eine im wesentlichen hohlzylindrische Gestalt aufweist. An einer radial innen liegenden Fläche 4 des Formrings 3 sind Ausnehmungen 5 eingearbeitet (d. h. mit hoher Genauigkeit eingeschliffen), die deckungsgleich (kongruent) mit den Vorsprüngen 2 ausgebildet sind (Negativverfahren).

[0028] In den Ausnehmungen 5 wird bei der Herstellung des Abrichtwerkzeugs 1 zunächst das Abrasivmaterial 6 (Diamantpulver) platziert, so dass die Oberfläche 8 der Ausnehmungen 5 mit diesem Abrasivmaterial 6 zumindest teilweise bedeckt bzw. besetzt ist.

[0029] Anschließend erfolgt die Erzeugung einer galvanischen Beschichtung 7, so dass das Abrasivmaterial 6 an der Oberfläche 8 der Ausnehmung 5 fixiert wird und für den späteren Abrichtvorgang zur Verfügung steht. In Figur 2 ist ein Zustand zu sehen, bei dem der galvanische Beschichtungsvorgang bereits weitgehend abgeschlossen ist, d. h. der Bereich der Ausnehmungen 5 hat sich bereits mit dem Material der Beschichtung gefüllt und darüber hinaus einen radial nach innen reichenden Bereich erfasst.

[0030] Wesentlich ist, dass vor der Ausbildung der kompletten Beschichtung 7 ein Stützelement 9 in den Formring 3 eingebracht wurde, der durch den galvanischen Beschichtungsvorgang in das sich bildende Abrichtwerkzeug 1 zumindest teilweise integriert wurde. In Figur 2 ist zu erkennen, dass das Stützelement 9 komplett in das Beschichtungsmaterial integriert wurde, d.h. von diesem umgeben ist. Somit ist also das Stützelement stoffschlüssig mit dem entstehenden Abrichtwerkzeug 1 verbunden. Möglich ist es allerdings auch, dass nach Abschluss des Beschichtungsprozesses das Stützelement 9 nicht vollständig vom Beschichtungsmaterial umgeben ist.

[0031] Nachdem der in Figur 2 dargestellte Status erreicht ist, wird der Formring 3 entfernt, was durch einen spanenden Bearbeitungsvorgang erfolgen kann. Somit steht das Abrichtwerkzeug 1 zu seiner bestimmungsgemäßen Verwendung zur Verfügung.

[0032] In Figur 3 ist das zum Einsatz kommende Stützelemente 9 noch einmal in perspektivischer Darstellung zu erkennen. Hier ist zu sehen, dass das Stützelement 9 eine Breite b aufweist, die im wesentlichen der Breite des Abrichtwerkzeugs 1 entspricht bzw. geringfügig kleiner als besagte Breite B ist.

[0033] Das Stützelement 9 besteht aus mehreren (im Ausführungsbeispiel: aus vier) Ringen 11, die durch äquidistant über den Umfang verteilt angeordnete Querstreben 12 miteinander verbunden sind (insbesondere: verlötet). Bevorzugt sind 20 bis 80 Querstreben 12 über den Umfang. Somit ergeben sich, was in Figur 3 gesehen werden kann, Öffnungen 10, die es ermöglichen, dass während des Beschichtungsvorgangs Elektrolyt durch das Stützelement 9 hindurch treten kann und somit durch das Stützelement 9 der Galvanisierungsvorgang nicht bzw. kaum behindert wird.

[0034] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist also das Stützelement 9 (bzw. Stützgitter) als gitterförmige Struktur aus Längs- und Querstreben gestaltet, die in den Formring gespannt wird. Die Maße der Gitterstruktur sind der zu unterstützenden Kontur angepasst. Das Stützelement wird dabei so im Formring positioniert, dass die Gesamtbreite der Rillen (Ausnehmungen) abgedeckt wird und das Stützelement komplett in die Nickelschicht eingebettet wird.

[0035] Es sei bemerkt, dass der Beschichtungsprozess, der in der Regel als galvanischer Prozess durchgeführt wird, vorteilhaft in zwei Stufen erfolgt:

In einer ersten Stufe wird in einer ersten Arbeitsstation durch ein erstes Beschichten mit Nickel das sich in den Ausnehmungen 5 befindliche Abrasivmaterial 6 fixiert, wobei der Formring 3 rotiert, so dass das Abrasivmaterial 6 durch die Zentrifugalkraft im Bereich der Oberfläche 8 der Ausnehmung 5 gehalten wird.

[0036] Ist das Abrasivmaterial 6 dann insoweit fixiert, kann in einer zweiten Arbeitsstation die Beschichtung 7 im schlussendlich gewünschten Umfang durchgeführt werden. Bevor dies erfolgt, wird allerdings das Stützelement 9 in den Formring 3 eingebracht und durch den Beschichtungsprozess stoffschlüssig eingebunden.

Bezugszeichenliste:

[0037] 

1

Abrichtwerkzeug

2

Vorsprung

3

Formring

4

radial innenliegende Fläche

5

Ausnehmung

6

Abrasivmaterial (Diamantpulver)

7

Beschichtung

8

Oberfläche der Ausnehmung

9

Stützelement

10

Öffnung im Stützelement

11

Ring

12

Querstrebe

r

radiale Richtung

a

Achsrichtung des Abrichtwerkzeugs

b

Breite des Stützelements

B

Breite des Abrichtwerkzeugs

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Abrichtwerkzeugs (1) für ein Schleifwerkzeug, vorzugsweise für eine Schleifschnecke, wobei das Abrichtwerkzeug (1) mindestens einen, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten, sich radial (r) erstreckenden Vorsprung (2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Herstellung eines Formrings (3), der an einer radial innenliegenden Fläche (4) eine der Anzahl der Vorsprünge (2) entsprechende Anzahl Ausnehmungen (5) aufweist, die kongruent zu den Vorsprüngen (2) ausgebildet sind;

b) Platzieren eines Abrasivmaterials (6), insbesondere von Diamantpulver, in den Ausnehmungen (5);

c) Erzeugung einer chemischen oder elektro-chemischen Beschichtung (7) in den Ausnehmungen (5), so dass das Abrasivmaterial (6) im Bereich der Oberfläche (8) der Ausnehmungen (5) fixiert wird;

d) Entfernung des Formrings (3), um das so entstandene Abrichtwerkzeug (1) zu erhalten;

wobei vor oder während Schritt b) oder vor oder während Schritt c) im Bereich der radial innenliegenden Fläche (4) ein Stützelement (9) platziert wird, das während Schritt c) zumindest teilweise durch die Beschichtung (7) stoffschlüssig mit dem entstehenden Abrichtwerkzeug (1) verbunden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützelement (9) eine offene Gitterstruktur mit Öffnungen (10) verwendet wird, so dass insbesondere die radial innenliegenden Fläche (4) nicht durch das Stützelement (9) radial verschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Stützelement (9) über eine Breite (b) erstreckt, die zwischen 90 % und 100 % der Breite (B) des Abrichtwerkzeugs (1) entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Stützelement (9) eine Struktur verwendet wird, die eine Anzahl Ringe (11) aufweist, die in Umfangsrichtung der radial innenliegenden Fläche (4) verlaufen, wobei die Ringe (11) mittels Querstreben (12) miteinander verbunden sind, wobei die Querstreben (12) in Achsrichtung (a) des Abrichtwerkzeugs (1) verlaufen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) und/oder die Querstreben (12) aus Metall bestehen.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) und/oder die Querstreben (12) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Ringe (11) sich aus der Anzahl der Vorsprünge (2) plus Eins ergibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (11) und die Querstreben (12) miteinander stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt oder verlötet, sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formring (3) während der Durchführung des Schritts c) von Anspruch 1 zumindest zeitweise um seine Achse (a) rotiert.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung des Formrings (3) gemäß Schritt d) von Anspruch 1 durch Zerspanen, insbesondere durch Abdrehen, des Formrings (3) erfolgt.

Zeichnung