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Werkzeug zum Aufrauhen, Abtragen oder Zerspanen
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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Aufrauhen, Abtragen oder Zerspanen,
das einen Grundkörper mit einer abrasiven Oberfläche hat.
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Diese Oberfläche hat bei bekannten Werkzeugen beispielsweise die Gestalt
einer makroskopischen Schneidenstruktur.
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Diese bringt bei dem Bearbeitungsvorgang eine starke Geräuschentwicklung
mit sich. Weiterhin entstehen Erschütterungen, die bei motorgetriebenen Werkzeugen
Verschleißerscheinungen mit sich bringen und bei handgetriebenen Geräten den Bedienungskomfort
mindern. Die auf das Werkzeug wirkenden Erschütterungen und Schläge können weiterhin
zu Rauhigkeiten an der bearbeiteten Oberfläche führen, die eine umständliche Nachbearbeitung
erforderlich machen.
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Die bei einer makroskopischen Schneidenstruktur anfallenden Späne
sind groß, und der entstehende Spanwurf im Betrieb ist lästig oder sogar gefährlich.
Ein unruhiger Werkzeuglauf in Verbindung mit großen, nicht vollständig entfernten
Spänen kann überdies die Gefahr von Rückschlägen mit sich bringen und die Ursache
von gefürchteten Unfällen sein.
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Werkzeuge mit einer feinverzahnten Oberfläche sind andererseits in
der Herstellung aufwendig und teuer. Sie sind an ihrer abrasiven Schicht einem starken
Verschleiß unterworfen, und normalerweise besteht keine Möglichkeit, eine verbrauchte
Werkzeugoberfläche zu erneuern oder zu ersetzen.
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Weiterhin lassen sich bei bekannten Werkzeugen die abrasiven Oberflächen
nur schwer an eine gewünschte Bearbeitungskontur anpassen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen und ein
Werkzeug anzugeben, das einfach und kostengünstig herzustellen ist, einen wartungsfreundlichen,
ebenfalls kostengünstigen Austausch seiner dem Verschleiß unterworfenen Schneidenstruktur
gestattet und dabei universell einsetzbar ist. Das Werkzeug soll eine Geräuschreduzierung
sowie eine Verminderung von Erschütterungen bewirken und so ein komfortableres Arbeiten
ermöglichen. Durch eine Verringerung der Spangrößen soll der Unfallgefahr entgegengewirkt
werden, und das Werkzeug soll sich universell für eine Vielzahl von Bearbeitungskonturen
einsetzen lassen.
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Schließlich wird auch eine Qualitätsverbesserung der bearbeiteten
Werkstückoberfläche angestrebt, und das erfindungsgemäße Werkzeug soll insbesondere
dazu dienen, bei der Holzbearbeitung dem Material ein allgemein beliebtes, rustikales
Aussehen zu verleihen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Werkzeug gelöst, das
auf einem Grundkörper in mehreren, neben-und/oder übereinander angeordneten Strängen
einen Schleifdraht
trägt. Der Schleifdraht ist dabei an seiner
Oberfläche mit gebundenen Körnern eines natürlichen oder synthetischen Schleifmittels,
wie z. B. Korund, Siliziumcarbid, Borcarbid und Diamant,oder mit einer durch Kaltverformung
aufgebrachten Miniaturverzahnung nach Art eines Feilenhiebs versehen.
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Erfindungsgemäß bildet also ein Schleifdraht das abrasive Element
des Werkzeugs, während ein Grundkörper als Träger dieses Schleifdrahts dient und
gegebenenfalls eine Befestigung des Werkzeugs an dem Kopf eines Antriebsaggregats
ermöglicht. Durch eine entsprechende Konturierung des Grundkörpers und die Anordnung
der Schleifdrahtlagen kann dem Werkzeug eine nahezu beliebige Oberflächenform verliehen
werden. Es besteht die Möglichkeit, einen durch Verschleiß verbrauchten Schleifdraht
von dem Grundkörper abzuspannen und ein neues Stück Schleifdraht aufzuziehen. Hierdurch
ist ein selektiver Austausch der Verschleißteile möglich, während der nur einem
geringen Verschleiß unterworfene Grundkörper weiterhin zur Verfügung steht. Hierdurch
ergibt sich eine ausgezeichnete Ausnutzung der verwendeten Materialien und ein entsprechender
Kostenvorteil. Die Verwendung eines Schleifdraht ermöglicht schließlich eine billige
Fertigung und ein hohes Maß an Standardisierung. Der Schleifdraht kann in einer
gewissen Zahl von Dicken und Oberflächen-Körnungen am laufenden Meter hergestellt
werden und für die verschiedensten Grundkörperformen und -größen zur Anwendung kommen.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug zeichnet sich im Betrieb durch einen
sehr niedrigen Geräuschpegel aus. Es leistet somit einen positiven Beitrag zur Humanisierung
des Arbeitsplatzes. Statt einer makroskopischen Schneidenstruktur weist das Werkzeug
an seiner abrasiven Oberfläche eine Mikroverzahnung mit einer rund tausendfach höheren
Anzahl von Schneiden auf, welche u. a. eine sägende, fräsende oder schleifende Wirkung
haben. Das Werkstück kann der gewünschten Oberflächenstruktur entsprechend optimal
bearbeitet werden, wobei ein Zusammenfassen mehrerer Arbeitsgänge in einem möglich
ist, und insbesondere ein Nacharbeiten in vielen Fällen entfallen kann. Vor allem
kann Holz eine Oberflächenrauhigkeit verliehen werden, die einen rustikalen Eindruck
vermittelt.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in nachgeordneten Ansprüchen
gekennzeichnet.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 eine erste
Bauform des erfindungsgemäßen Werkzeugs in einer Seitenansicht; Fig. 2 einen Schnitt
durch das Werkzeug entlang der Linie II-II von Fig. 1; Fic. 3 einen Längsschnitt
durch eine zweite Bauform des erfindungsgemäßen Werkzeugs.
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Bezugnehmend zunächst auf Fig. 1 und 2, ist ein Werkzeug zum Aufrauhen,
Abtragen oder Zerspanen dargestellt, das insbesondere zum Fräsen von Kanälen, Nuten
o. ä. zur Anwendung kommen kann. Das Werkzeug weist einen scheibenförmigen Grundkörper
2 auf, der mit einer zentrischen Axialbohrung 3 versehen ist. Vermittels dieser
Axialbohrung 3 läßt sich das Werkzeug auf die Welle eines nicht näher dargestellten
Antriebsaggregats aufstecken und in eine angetriebene Drehbewegung versetzen. Auf
dem Außenmantel des Grundkörpers 2 ist in mehreren neben- und übereinander angeordneten
Strängen ein Schleifdraht 4 angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind drei solche Stränge vorgesehen, die Abschnitte eines einzigen, auf den Außenmantel
des Grundkörpers 2 aufgewickelten Schleifdrahtstücks darstellen. Der Schleifdraht
4 hat einen vorzugsweise kreiszylindrischen Querschnitt. Er besteht aus einem metallischen
Kern und ist an seiner Oberfläche mit gebundenen Körnern eines natürlichen oder
synthetischen Schleifmittels versehen. Als Schleifmittel kommen Stoffe in Betracht,
die härter sind als das zu zerspanende Werkstück; bevorzugte Schleifmittel sind
Korund, Siliziumcarbid, Borcarbid und Diamant. Die Oberfläche des Sägedrahts kann
auch mit einer Miniatur- oder Mikroverzahnung nach Art eines Feilenhiebs versehen
sein, die durch Kaltverformung, z. B. Drücken, Walzen, Ziehen oder Hauen, aufgebracht
wird.
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Der Schleifdraht ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in drei
Windungen um den Außenmantel des Grundkörpers
2 gelegt. Die Anordnung
von gerade drei Windungen ist aber für die Erfindung nicht zwingend; man kann beispielsweise
auch nur eine einzige Windung vorsehen und auf diese Art eine Art Sägeblatt erhalten.
Zur Schaffung einer Schleif- oder Trennscheibe sind aber vorzugsweise mehrere Windungen
vorhanden, deren Anzahl sich aus Größe und Kontur der gewünschten, abrasiven Fläche
und der Dicke des jeweils gewählten Schleifdrahts bestimmt. Eine innere Lage der
Windungen kommt unmittelbar auf dem Grundkörper 2 zu liegen, und weitere, äußere
Lagen des Schleifdrahts können auf die innere Lage aufgewickelt werden. Hierdurch
ist es möglich, die Außenkontur des Werkzeugs in weiten Grenzen zu variieren, und
beispielsweise an die Gestalt einer zu fräsenden Nut anzupassen. Für vergleichsweise
schmale Fräs- und Trennscheiben wird eine geringe Anzahl von Windungen des Schleifdrahts
4 in wenigstens zwei Lagen übereinander bevorzugt. Insbesondere sollte die Anzahl
der Windungen nicht größer als zehn sein und die Anzahl der Lagen nicht mehr als
drei betragen. Innerhalb dieser, aus Stabilitätsgründen gesetzten Grenzen ergeben
sich für die Außenkontur des Werkzeugs weite Variationsmöglichkeiten. Insbesondere
kann die Einhüllende der Schleifdrahtlagen radial außen an dem Grundkörper 2 eine
dreieckige oder trapezförmige Gestalt haben, und auch andere Formen sind möglich.
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Zur Befestigung des Schleifdrahts 4 ist dieser vorzugsweise in Nuten
an der Außenfläche des Grundkörpers 2 aufgenommen.
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Der Schleifdraht 4 kommt mit einem Teil seines Querschnitts innerhalb
der Nuten zu liegen und steht im übrigen zur Bildung einer abrasiven Oberfläche
aus den Nuten heraus.
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Bei einem Schleifdraht 4 mit im wesentlichen kreisförmige-m Querschnitt
sind die Nuten als Rundnut 5 mit kreissegmentförmigem Profil gestaltet. Die Tiefe
der Nuten sollte im Interesse einer großen wirksamen Drahtoberfläche weniger als
die Hälfte des Drahtdurchmessers betragen. Die Anordnung der Nuten auf dem Grundkörper
2 gibt die Lage der Schleifdrahtstränge vor. Im Falle eines mit Schleifdraht umwickelten
Werkzeugs kann insbesondere eine umlaufende Spiralnut (nicht dargestellt) vorgesehen
sein, der der Schleifdraht 4 in seinen Windungen folgt. In dem gemäß Fig. 1 und
2 dargestellten, sehr einfachen Fall von nur drei Windungen kann aber auch eine
Anordnung gewählt werden, bei der an beiden Stirnseiten im radialen Außenbereich
des Grundkörpers 2 je eine umlaufende Rundnut 5 ausgenommen ist.
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Die Rundnuten 5 sind also jeweils in sich geschlossen, und sie erstrecken
sich parallel und im Abstand voneinander über den Umfang des Grundkörpers 2. Von
den Stirnseiten 7 des Grundkörpers 2 her gesehen, ist die axiale Tiefe der Rundnuten
5 so gewählt, daß die darin enthaltenen Stränge des Schleifdrahts 4 axial über die
Stirnseiten 7 des Grundkörpers 2 hinausstehen. Diese Anordnung gewährleistet, daß
das erfindungsgemäße Werkzeug in ein zu trennendes oder fräsendes Werkstück einfahren
kann, ohne daß es zu einem Verklemmen an den Stirnflächen 7 des Grundkörpers 2 kommt.
Die Breite der erhaltenen Trennfuge bzw.
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Fräsnut wird allein durch den Abstand der randnahen Sägedrahtstränge
in
den Rundnuten 5 bestimmt.
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Zwischen den Rundnuten 5 bleibt ein umlaufender Steg 6 stehen, der
eine Partie größeren Durchmessers des Grundkörpers 2 darstellt. Dieser Steg 6 stützt
radial innen die dritte, mittlere Wicklung des Schleifdrahts 4. Der Schleifdraht
4 wird auf dem Steg 6 durch seine Anlage mit den benachbarten, in den Rundnuten
5 ausgenommenen Strängen gehalten. Beim Aufwickeln des Schleifdrahts 4 wird eine
erste Windung in eine Rundnut 5, eine zweite Windung um den Steg 6 und eine dritte
Windung in die andere Rundnut 5 gelegt, worauf eine feste Verbindung zwischen dem
Schleifdraht 4 und dem Grundkörper 2 hergestellt wird.
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Der Schleifdraht 4 folgt also in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
einer sich im Durchmesser ändernden Kontur des Grundkörpers 2, wobei die einzige
Wicklung einer radial äußeren Schleifdrahtlage sowohl an den Grundkörper 2 als auch
an der inneren Lage Halt findet. In einer Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels
ist es aber selbstverständlich auch möglich, eine durchgehende Spiralnut auf dem
Außenmantel des Grundkörpers 2 vorzusehen, die benachbart aneinander anliegende
Windungen des Schleifdrahts 4 führt, und gegebenenfalls eine äußere Lage Schleifdraht
ohne Berührung mit dem Grundkörper 2 auf die so erhaltene innere Lage aufzubringen.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man nach Fertigstellung der inneren
Lage dasselbe Ende Schleifdraht 4 zurückwickelt, und gegegebenenfalls in derselben
Form noch eine dritte Lage anschließt, um dem erfindungsgemäßen Werkzeug ein
dreieckiges
oder trapezförmiges Außenprofil zu geben.
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Doch ist die Erstellung der abrasiven Oberfläche aus einem einzigen
Stück Schleifdraht 4 nicht zwingend. Es können vielmehr auch mehrere Schleifdrahtstücke
zur Anwendung kommen, die jeweils unabhängig voneinander auf den Grundkörper 2 aufgebracht
und mit diesem oder einer tiefer liegenden Schleifdrahtschicht verbunden werden.
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Die benachbarten Schleifdrahtstränge auf der Oberfläche des Grundkörpers
2 müssen nicht notwendigerweise durch Aufwickeln erstellt werden, wenn dieses Verfahren
auch herstellungstechnisch besonders einfach und kostengünstig ist. Es ist beispielsweise
auch möglich, mehrere Stränge Schleifdraht parallel nebeneinander mit der ebenen
oder gewölbten Oberfläche eines Grundkörpers 2 zur Anlage zu bringen, und diese
Schleifdrahtstränge einzeln mit dem Grundkörper zu verbinden. Weiterhin kann aus
Schleifdraht ein Maschengewebe geflochten werden, das netzartig auf den Grundkörper
2 aufgezogen wird. Dichte Flechtwerke aus Schleifdraht können beispielsweise in
der Form zylindrischer Schleifhülsen hergestellt werden, die hervorragende abrasive
Eigenschaften und eine ausgezeichnete Haltbarkeit haben.
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Der Schleifdraht 4 wird mit dem Grundkörper 2 dauerhaft verbunden,
was beispielsweise durch Auflöten, und insbesondere durch Hartlöten, sowie durch
geeignete Klebetechniken erfolgen kann. In Sonderfällen ist es auch möglich, den
Schleifdraht 4 auf dem Grundkörper 2 nur zu verspannen.
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Der Oberflächenbereich des Schleifdrahts 4, der auf dem Außenmantel
des Grundkörpers 2 bzw. an benachbarten Schleifdrahtsträngen zur Anlage kommt, hat
ersichtlich keine abrasive Wirkung. Doch ist die Oberflächenrauhigkeit des Schleifdrahts
4 auch in diesem Bereich von Vorteil, da sie die Kontaktoberfläche für den Kleber
vergrößert, wodurch eine haltbarere und stärker belastbare Verbindung geschaffen
wird. Nach einem Verschleiß des Schleifdrahts 4 ist es möglich, diesen von dem Grundkörper
2 abzuspannen, z. B.
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indem man die Lötnaht trennt oder den Klebstoff abbrennt.
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Es kann dann ein neues Stück Schleifdraht 4 auf dem Grundkörper 2
befestigt werden, der so weiterverwendet wird.
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Auch wenn man von dieser Möglichkeit keinen Gebrauch macht und das
Werkzeug insgesamt als Verschleißteil betrachtet, ist doch die Trennung zwischen
einem tragenden Grundkörper 2 und einem abrasiven Schleifdraht 4 von Vorteil, da
derselbe Typ von Schleifdraht für verschiedenste Formen von Grundkörpern 2 Verwendung
finden kann. Überdies besteht die Möglichkeit, die jeweiligen Grundkörper 2 aus
einem unaufwendigeren Material herzustellen, da sie nur eine tragende Funktion erfüllen
müssen.
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Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 3, ist eine andere Bauform des erfindungsgemäßen
Werkzeugs dargestellt. Bei dieser ist der Grundkörper 2 walzenförmig, und er trägt
in einer einzigen Lage eine größere Anzahl von dicht aneinanderliegenden Windungen
des Schleifdrahts 4. Entsprechend der größeren axialen Länge des Grundkörpers 2,
ist die Anzahl der Windungen insbesondere größer als zehn. Zum
Aufwickeln
des Schleifdrahts 4 kann auf dem Mantel des Grundkörpers 2 wiederum eine Spiralnut
(nicht dargestellt) vorgesehen sein, die den Schleifdraht 4 mit einem Teil seines
Querschnitts aufnimmt. Gemäß Fig. 3 ist aber eine andere Form der axialen Fixierung
des Schleifdrahts 4 gewählt. Der den Schleifdraht 4 halternde Mantelbereich des
Grundkörpers 2 wird demnach an beiden axialen Enden 8 durch einen Kragen 9 begrenzt,
der radial nach außen absteht. Der Durchmesser des Kragens 9 ist so gewählt, daß
der aufgewickelte Schleifdraht 4 mit seiner radialen Außenseite über den Kragen
9 hinaussteht. Der Grundkörper 2 erhält durch die Kragen 9 eine Spulenform, und
der Schleifdraht 4 läßt sich problemlos dicht zwischen die Kragen 9 auf den Grundkörper
2 aufwickeln. Er wird in seiner Baustellung wiederum mit dem Grundkörper 2 verlötet
oder verklebt. An den Grundkörper 2 ist in axialer Verlängerung ein Zapfen 10 angeformt,
vermittels dessen das Werkzeug an dem rotierenden Kopf eines Antriebsaggregats festgelegt
werden kann. Es sei aber angemerkt, daß die erfindungsgemäße Gestaltung der abrasiven
Werkzeugoberfläche nicht nur für motorgetriebene Werkzeuge, sondern ebenso auch
für Handwerkzeuge Verwendung finden kann.
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Das erfindungsgemäße Werkzeug findet eine bevorzugte Anwendung zum
Aufrauhen, Abtragen und Zerspanen von Werkstücken aus Holz, Kunststoff oder Metall.
Es ist weiterhin ausgezeichnet zum Brechen von Kanten und Graten, zum Trennen und
zum Fräsen von Oberflächenstrukturen geeignet.
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