Verfahren zum Entgraten von Kanten an einem Gegenstand

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Entgraten von Kanten an einem Gegenstand, beispielsweise der Schneidkanten (14) eines Schneidwerkzeuges (12), wird eine unter hohem Druck durch wenigstens eine Düse (26) geleitete Flüssigkeit in der Form wenigstens eines Flüssigkeitsstrahls (28) mit einer zum Abtrennen der Grate ausreichend hohen Geschwindigkeit auf die Kanten geleitet. Eine Vorrichtung zum Entgraten der Kanten (14) eines eine Rotationsachse (z) aufweisenden Gegenstandes (12) umfasst ein Einspannmittel (16) zum vorübergehenden Einspannen des zu entgratenden Gegenstandes (12) sowie wenigstens eine quer zur Rotationsachse (z) angeordnete und auf den Gegenstand (12) gerichtete flüssigkeitsführende Düse (26), wobei die Düsen (26) und/oder das Einspannmittel (16) zum Ausführen einer Drehbewegung um die Rotationsachse (z) eingerichtet sind. Das Entgraten erfolgt schonend und ohne Verletzung oder Abrundung der Kanten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgraten von Kanten an einem Gegenstand. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Vorrichtung zum Entgraten von Kanten eines eine Rotationsachse aufweisenden Gegenstandes.

[0002] Bei der Ausbildung von Kanten an Gegenständen aller Art bleiben an den Kanten oft Grate stehen, die für gewisse Anwendungsbereiche entfernt werden müssen. Insbesondere bei Gegenständen, die aufgrund ihres Einsatzzweckes eine scharfkantige Ausbildung erfordern, ist ein schonendes Entgraten unabdingbar. Schonendes Entgraten heisst, dass die Grate vollständig entfernt werden, der Gegenstand jedoch die bei der Herstellung erzeugte Scharfkantigkeit beibehält.

[0003] Bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen bildet sich beim Uebergang von bearbeiteten zu unbearbeiteten Flächen jeweils ein Grat. Diese Grate müssen vor dem ersten Einsatz des Schneidwerkzeuges entfernt werden. Zum Entgraten ist es bekannt, die Schneidkanten durch Schleifen, Bürsten oder andere mechanische Abtragverfahren nachzubearbeiten. Es sind auch Polierverfahren bekannt, bei denen die Entfernung der Grate auf elektrolytischem Weg erfolgt.

[0004] Bei den Entgratungsverfahren nach dem Stand der Technik hat sich als nachteilig erwiesen, dass sowohl das mechanische als auch das elektrolytische Entgraten zu einem mehr oder weniger starken Abrunden der Kanten und damit beispielsweise zu einem Verlust an Schneidqualität derart nachbearbeiteter Schneidwerkzeuge führt.

[0005] Neben den genannten Schneidwerkzeugen aus dem Gebiet der Werkzeugtechnik gibt es beispielsweise auch auf dem Gebiet der Medizinaltechnik Gegenstände, die eine hohe Kantenschärfe erfordern, wie z.B. selbstschneidende Implantate. Ein weiteres Gebiet ist die Maschinentechnik, aus der hier beispielhaft eine Turbinenschaufel genannt sei.

[0006] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die Kanten auf eine schonende Weise ohne Beschädigung oder Abrundung entgratet werden können.

[0007] Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Entgraten von Kanten an einem eine Rotationsachse aufweisenden Gegenstand, wie z.B. einem Fräser, Bohrer oder Gewindeschneider.

[0008] Bezüglich des Verfahrens führt zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe, dass eine unter hohem Druck durch wenigstens eine Düse geleitete Flüssigkeit in der Form wenigstens eines Flüssigkeitsstrahls mit einer zum Abtrennen der Grate ausreichend hohen Geschwindigkeit auf die Kanten geleitet wird.

[0009] Am Beispiel eines Schneidwerkzeuges hat sich gezeigt, dass das Entgraten durch die Hochdruckstrahlung mit einer Flüssigkeit zu einem schonenden Entgraten ohne Verletzung oder Abrundung der Kanten führt. Als Flüssigkeit wird bevorzugt Wasser verwendet, wobei je nach Eigenschaft der zu bearbeitenden Werkstoffe auch andere Flüssigkeiten wie z.B. Oel eingesetzt werden können. Für gewisse Anwendungsbereiche kann es sich zudem als vorteilhaft erweisen, der Flüssigkeit einen Zusatz in der Form eines abrasiven Stoffes beizumischen. Als Beispiel für einen abrasiven Stoff sei hier Quarzsand genannt, dessen Korngrösse der gewünschten Abrasionsbedingung angepasst wird. Mit dem Zusatz kann die abrasive Wirkung der Flüssigkeit verstärkt werden.

[0010] Der Flüssigkeitsdruck bzw. die Geschwindigkeit, mit welcher der Flüssigkeitsstrahl auf den Gegenstand mit den zu entgratenden Kanten auftrifft, richtet sich nach dem Werkstoff, aus welchem der Gegenstand gefertigt ist. Für die üblicherweise aus metallischen Werkstoffen hergestellten Gegenstände wie beispielsweise Schneidwerkzeuge liegt der Druckbereich zwischen etwa 50 und 1000 bar, wobei für die meisten Werkstoffe wie z.B. Titan 200 bis 400 bar ausreichend sind.

[0011] Um ein vollständiges Entgraten zu erwirken, bewegen sich die Flüssigkeitsstrahlen und die Kanten in wenigstens einer Richtung relativ zueinander. Bei Gegenständen bzw. Werkzeugen mit einer Rotationsachse ist es zudem zweckmässig, wenn der Gegenstand eine Rotationsbewegung ausführt und die Flüssigkeitsstrahlen quer, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht, zur Rotationsachse geführt werden.

[0012] Eine zum Entgraten von Gegenständen wie z.B. Schneidwerkzeugen mit Rotationsachse geeignete Vorrichtung umfasst ein Einspannmittel zum vorübergehenden Einspannen des zu entgratenden Gegenstandes sowie wenigstens eine quer zur Rotationsachse angeordnete und auf den Gegenstand gerichtete flüssigkeitsführende Düse, wobei die Düsen und/oder das Einspannmittel zum Ausführen einer Drehbewegung um die Rotationsachse eingerichtet sind.

[0013] Bevorzugt sind eine Vielzahl von Düsen ringförmig und vorzugsweise axialsymmetrisch bezüglich der Rotationsachse angeordnet. Die Düsen können alle in der gleichen Ebene oder auf mehrere Ebenen verteilt angeordnet sein. Bei einer Anordnung auf mehreren Ebenen kann sich eine zusätzliche Verkürzung der Bearbeitungszeit beim Entgraten ergeben. Bei einer besonders zweckmässigen Düsenanordnung befinden sich die einzelnen Düsen am inneren Umfang eines flüssigkeitsführenden Ringes.

[0014] Zum vollständigen und gleichmässigen Entgraten eines Gegenstandes, z.B. eines Schneidwerkzeuges, hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Düsen und/oder das Einspannmittel in Richtung der Rotationsachse relativ zueinander bewegbar sind. Eine oszillierende Bewegung der Düsen und/oder des Einspannmittels mit einer Frequenz von etwa 0,1 bis 10 Hz, insbesondere 0,5 bis etwa 2 Hz, dürfte für die meisten Materialien den bevorzugten Bereich darstellen.

[0015] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt schematisch in

- Fig. 1

eine Draufsicht auf eine Entgratungsvorrichtung;

- Fig. 2

einen Schnitt durch die Vorrichtung von Fig. 1 nach deren Linie I-I.

[0016] Gemäss Fig. 1 und 2 umfasst eine Entgratungsvorrichtung 10 zum Entgraten der Schneidkanten 14 eines eine Rotationsachse z aufweisenden Schneidwerkzeuges 12, z.B. ein Gewindeschneider aus Titan, einen Einspannkopf 16 zur zeitweiligen Aufnahme des Schneidwerkzeugs 12 sowie eine ringförmige Sprüheinrichtung 18.

[0017] Das Schneidwerkzeug 12 ist über einen Schaft 13 im Einspannkopf 16 eingespannt und kann über eine Rotationsbewegung des Einspannkopfes um die Rotationsachse z in eine Drehbewegung versetzt werden. Die koaxial zur Rotationsachse z angeordnete Sprüheinrichtung 18 weist einen ringförmig angeordneten Kanal 20 auf, der über eine Hochdruckpumpe 22 mit einer Flüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser, versorgt wird. Der Druck im Kanal 20 wird beispielsweise auf einen Wert zwischen 200 und 400 bar eingestellt.

[0018] Von der Innenwand 24 der ringförmigen Sprüheinrichtung 18 ragen Düsen 26 ab. Die mit dem Kanal 20 verbundenen Düsen 26 sind auf die Rotationsachse z bzw. auf das Schneidwerkzeug 12 gerichtet und liegen in einer gemeinsamen Ebene E. Bei eingeschalteter Pumpe 22 tritt aus den Düsen 26 mit hoher Geschwindigkeit ein Flüssigkeitsstrahl 28 aus. Der Wasserdruck und der Innendurchmesser der Düsen wird hierbei bevorzugt so eingestellt, dass der Flüssigkeitsstrahl 28 ein laminares Strömungsverhalten zeigt.

[0019] Die Funktionsweise der Entgratungsvorrichtung wird nachstehend anhand von Fig. 2 näher erläutert.

[0020] Der Einspannkopf 16 mit dem Schneidwerkzeug 12 wird um die Achse z in Rotation versetzt. Die ringförmige Sprüheinrichtung 18 wird in Richtung der Rotationsachse z zwischen zwei Endstellungen hin und her bewegt. Die beiden Endstellungen sind so gewählt, dass die Flüssigkeitsstrahlen 28 die gesamte Länge der Schneidkanten 14 überstreichen. Nach dem Einschalten der Pumpe 22 treten aus den Düsen 26 Flüssigkeitsstrahlen 28 aus und treffen mit hoher Geschwindigkeit auf das Schneidwerkzeug 12. Durch oszillierende Bewegung der Sprüheinrichtung 18, die beispielsweise mit einer Frequenz von 0,5 Hz erfolgt, wird der Bereich mit den Schneidkanten 14 in beispielsweise 3 bis 5 Zyklen überfahren. Durch die Sprühbehandlung mit Hochdruck werden die Grate von den Schneidkanten abgetrennt.

[0021] Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung eignet sich grundsätzlich für die Entgratung von Schneidwerkzeugen beliebiger Grösse. Bevorzugt werden jedoch auf der erfindungsgemässen Vorrichtung Schneidwerkzeuge in einem Bereich zwischen etwa 1 und 40 mm Schaft- bzw. Werkzeugdurchmesser entgratet.

[0022] Aus der Beschreibung und der Zeichnung ist auch ohne weiteres verständlich, dass sich das erfindungsgemässe Verfahren sowie die Vorrichtung neben der genannten Nachbearbeitung von Schneidwerkzeugen zum Entgraten jeglicher Art von Gegenständen eignen und bevorzugt dann eingesetzt werden, wenn ein schonendes Entgraten erforderlich ist.

Ansprüche

1. Verfahren zum Entgraten von Kanten (14) an einem Gegenstand (12),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine unter hohem Druck durch wenigstens eine Düse (26) geleitete Flüssigkeit in der Form wenigstens eines Flüssigkeitsstrahls (28) mit einer zum Abtrennen der Grate ausreichend hohen Geschwindigkeit auf die Kanten geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Flüssigkeit Wasser verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit ein Zusatz in der Form eines abrasiven Stoffes beigemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mit einem Druck von 50 bis 1000 bar, vorzugsweise 200 bis 400 bar, durch die Düsen geleitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flüssigkeitsstrahlen (28) und die Kanten (14) in wenigstens einer Richtung relativ zueinander bewegen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand (12) eine Rotationsbewegung ausführt und die Flüssigkeitsstrahlen (28) quer, vorzugsweise im wesentlichen senkrecht, zur Rotationsachse (z) geführt werden.

7. Vorrichtung zum Entgraten von Kanten (14) an einem eine Rotationsachse (z) aufweisenden Gegenstand (12), gekennzeichnet durch ein Einspannmittel (16) zum vorübergehenden Einspannen des zu entgratenden Gegenstandes (12) sowie wenigstens eine quer zur Rotationsachse (z) angeordnete und auf den Gegenstand (12) gerichtete flüssigkeitsführende Düse (26), wobei die Düsen (26) und/oder das Einspannmittel (16) zum Ausführen einer Drehbewegung um die Rotationsachse (z) eingerichtet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Düsen (26) ringförmig, vorzugsweise in einer oder mehreren Ebenen (E), angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennnzeichnet, dass die Düsen (26) am inneren Umfang (24) eines flüssigkeitsführenden Ringes (18) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (26) und/oder das Einspannmittel (16) in Richtung der Rotationsachse (z) relativ zueinander bewegbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannmittel (16) und/oder die Düsen (26) mit einer Oszillationsfrequenz von 0,1 bis 10 Hz, vorzugsweise 0,5 bis 2 Hz, relativ zueinander bewegbar sind.

12. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 bzw. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 zum schonenden Entgraten von Gegenständen aus der Werkzeugtechnik, insbesondere von Schneidwerkzeugen wie Bohrer, Fräser und Gewindeschneider, aus der Medizinaltechnik, insbesondere von selbstschneidenden Implantaten, und aus der Maschinentechnik.

Zeichnung