EP0519267A1 - Bornitrid-belegter Mikro-fräser - Google Patents

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EP0519267A1
EP0519267A1 EP92109332A EP92109332A EP0519267A1 EP 0519267 A1 EP0519267 A1 EP 0519267A1 EP 92109332 A EP92109332 A EP 92109332A EP 92109332 A EP92109332 A EP 92109332A EP 0519267 A1 EP0519267 A1 EP 0519267A1
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micro
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flutes
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Kapp & Co KG Werkzeugmaschinenfabrik GmbH
KAPP AND CO WERKZEUGMASCHINENFABRIK
KAPP AND CO
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    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/06—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental
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    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/27—Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition

Definitions

  • the invention relates to a rotating tool for machining hardened workpieces, preferably made of steel.
  • the tool consists of a steel, preferably hardened base body with a defined working surface, which is provided with a covering made of super-hard material, preferably boron nitride.
  • Such rotating tools preferably in the form of grinding wheels, are known. They have the disadvantage that there is no defined cutting edge, but rather that the individual grains of the covering made of superhard material form several randomly positioned cutting surface pieces. The result is a wide spread in terms of service life.
  • the invention has for its object to provide a rotating tool of the type described above, which has a defined cutting edge and is suitable for precision machining of workpieces made of materials with a hardness up to 62 HRC (Rockwell Hardness).
  • the solution to this problem by the invention is characterized in that the working surface of the tool is provided with a plurality of mutually parallel micro-flutes which are aligned at an acute angle to a tangent applied to the working surface and have a cross-sectional profile with a defined cutting edge and a defined chip space, and that the entire working surface is provided with a homogeneous layer of the same layer thickness made of superhard material, preferably boron nitride.
  • the advantage of this proposal according to the invention is that there is a defined cutting edge, so that the tool according to the invention achieves a predetermined service life. With the tool according to the invention, constant and higher tool life can be achieved.
  • the cross-sectional profile of the micro flutes can be sawtooth-shaped with an approximately radial tooth face forming the cutting edge at the radially outer end, a tooth head extending approximately in the circumferential direction and a tooth back forming the chip space.
  • the distance between the micro flutes is 35 to 600 ⁇ m and their depth is 20 to 1,000 ⁇ m.
  • the layer of superhard material located on the work surface has a thickness of 1 to 5 ⁇ m.
  • the micro-flutes can be divided by transverse grooves that run at an angle to the micro-flutes. This results in a division of the cutting edge, which leads to narrower chips and enables a better supply of cooling lubricant to the cutting edges.
  • the micro chip grooves and / or transverse grooves can run in an arc shape.
  • the invention proposes to design the shape of the tool according to the final profile of the workpieces to be machined, for example the shape of a toothing or other profiles, so that toothing and other complicated profiles can be produced with the tool according to the invention.
  • the grinding wheel shown in perspective in FIG. 1 consists of a steel base body 1, which is designed with a defined working surface 2.
  • This work surface 2 is provided with a multiplicity of micro-flutes 3 running parallel to one another, the cross-sectional shape of which can be seen in FIGS. 2 and 3.
  • These micro flutes 3 are aligned at an acute angle to a tangent applied to the work surface 2.
  • Your cross-sectional profile results in a defined one Cutting edge 4 and a defined chip space 5.
  • the entire working surface 2 of the base body 1 is covered with a homogeneous layer 6 of the same layer thickness made of superhard material. Boron nitride is preferably used as the material.
  • the above-described configuration of the rotating tool for machining results in a large number of defined cutting edges due to the profiling of the working surface 2 with the micro-flutes 3 described.
  • the service life of the tool can therefore be predicted better, so that constant and higher tool life can be achieved.
  • the cross-sectional profile of the micro flutes 3 can be designed with acute-angled teeth according to FIG. 2 or sawtooth-like according to FIG. 3.
  • the sawtooth-like design results in an approximately radially extending tooth face forming the cutting edge 4 at the radially outer end, a tooth head extending approximately in the circumferential direction and a tooth back forming the chip space 5.
  • the distance between the micro flutes 3 is between 35 to 600 microns, whereas their depth is 20 to 1,000 microns.
  • the layer 6 of superhard material applied to the entire surface of the work surface 2 has a thickness of 1 to 5 ⁇ m.
  • the micro flutes 3 are additionally subdivided by transverse grooves 7, which run at an angle to the micro flutes 3.
  • transverse grooves 7 A preferred cross section of these transverse grooves 7 is drawn in the sectional view in FIG. 4.
  • the profile shape of the work surface 2 can correspond to the final profile of the workpieces to be machined.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein rotierendes Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von gehärteten Werkstücken, vorzugsweise aus Stahl, aus einem stähleren, vorzugsweise gehärteten Grundkörper (1) mit definierter Arbeitsfläche (2), die mit einer Schicht (6) aus superhartem Material, vorzugsweise Bornitrid, versehen ist. Um bei einem derartigen Werkzeug definierte Schneidkanten zur Präzisionsbearbeitung von Werkstoffen mit einer Härte bis zu 62 HRC zu schaffen, ist die Arbeitsfläche 2 mit einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikro-Spannuten (3) versehen, die unter einem spitzen Winkel zu einer an die Arbeitsfläche (2) angelegten Tangente ausgerichtet sind und ein Querschnittsprofil mit definierter Schneidkante (4) und definiertem Spanraum (5) aufweisen, wobei die gesamte Arbeitsfläche (2) mit einer homogenen Schicht (6) gleicher Schichtdicke aus superhartem Material, vorzugsweise Bornitrid, versehen ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein rotierendes Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von gehärteten Werkstücken, vorzugsweise aus Stahl. Das Werkzeug besteht aus einem stählernen, vorzugsweise gehärteten Grundkörper mit definierter Arbeitsfläche, die mit einem Belag aus superhartem Material, vorzugsweise Bornitrid, versehen ist.
  • Derartige rotierende Werkzeuge, vorzugsweise in Form von Schleifscheiben, sind bekannt. Sie haben den Nachteil, daß sich keine definierte Schneidkante ergibt, sondern daß die einzelnen Körner des aus superhartem Material bestehenden Belages mehrere zufällig positionierte Schneidflächenstücke bilden. Als Resultat ergibt sich hinsichtlich der Standzeit eine große Streubreite.
  • Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein rotierendes Werkzeug der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das eine definierte Schneidkante hat und zur Präzisionsbearbeitung von Werkstücken geeignet ist, die aus Werkstoffen mit einer Härte bis zu 62 HRC (Rockwell-Härte) bestehen.
  • Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des Werkzeuges mit einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikro-Spannuten versehen ist, die unter einem spitzen Winkel zu einer an die Arbeitsfläche angelegten Tangente ausgerichtet sind und ein Querschnittsprofil mit definierter Schneidkante und definiertem Spanraum aufweisen, und daß die gesamte Arbeitsfläche mit einer homogenen Schicht gleicher Schichtdicke aus superhartem Material, vorzugsweise Bornitrid, versehen ist.
  • Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen Vorschlages besteht darin, daß sich eine definierte Schneidkante ergibt, so daß mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug eine vorherbestimmbare Standzeit erreicht wird. Mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug können somit konstante und höhere Standmengen an Werkstücken erreicht werden.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Querschnittsprofil der Mikro-Spannuten sägezahnartig mit einer etwa radial verlaufenden, am radial außenliegenden Ende die Schneidkante bildenden Zahnbrust, einem etwa in Umfangsrichtung verlaufenden Zahnkopf und einem den Spanraum bildenden Zahnrücken ausgebildet sein.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Abstand zwischen den Mikro-Spannuten 35 bis 600 µm und ihre Tiefe 20 bis 1.000 µm.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die auf der Arbeitsfläche befindliche Schicht aus superhartem Material eine Dicke von 1 bis 5 µm auf.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung nach der Erfindung können die Mikro-Spannuten durch Quernuten unterteilt sein, die unter einem Winkel zu den Mikro-Spannuten verlaufen. Hierdurch ergibt sich eine Aufteilung der Schneidkante, die zu schmaleren Spänen führt und eine bessere Zufuhr von Kühl-Schmierstoff zu den Schneidkanten ermöglicht.
  • Die Mikro-Spannuten und/oder Quernuten können erfindungsgemäß bogenförmig verlaufen.
  • Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, die Form des Werkzeuges dem endgültigen Profil der zu bearbeitenden Werkstücke entsprechend auszubilden, beispielsweise der Form einer Verzahnung oder sonstiger Profile, so daß mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug Verzahnungs- und andere komplizierte Profile hergestellt werden können.
  • Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Werkzeuges in Form einer Schleifscheibe mit einer zweiten Ausführungsvariante für die Querschnittsformgebung der Mikro-Spannuten dargestellt, und zwar zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer Schleifscheibe,
    Fig. 2
    einen Teilschnitt durch die Arbeitsfläche dieser Schleifscheibe gemäß der Schnittlinie II - II in Fig. 1,
    Fig. 3
    einen der Fig. 2 entsprechenden Teilschnitt einer abgewandelten Ausführungsform und
    Fig. 4
    einen weiteren Teilschnitt gemäß der Schnittlinie IV - IV in Fig. 1.
  • Die in Fig. 1 perspektivisch dargestellte Schleifscheibe besteht aus einem stählernen Grundkörper 1, der mit einer definierten Arbeitsfläche 2 ausgeführt ist. Diese Arbeitsfläche 2 ist mit einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikro-Spannuten 3 versehen, deren Querschnittsformgebung in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist. Diese Mikro-Spannuten 3 sind unter einem spitzen Winkel zu einer an die Arbeitsfläche 2 angelegten Tangente ausgerichtet. Ihr Querschnittsprofil ergibt eine definierte Schneidkante 4 und einen definierten Spanraum 5. Die gesamte Arbeitsfläche 2 des Grundkörpers 1 ist mit einer homogenen Schicht 6 gleicher Schichtdicke aus superhartem Material überzogen. Als Material findet vorzugsweise Bornitrid Verwendung.
  • Im Gegensatz zu den bekannten bornitrid-belegten Schleifscheiben ergibt sich bei der voranstehend beschriebenen Ausgestaltung des rotierenden Werkzeuges zur spanabhebenden Bearbeitung eine Vielzahl von definierten Schneidkanten durch die Profilierung der Arbeitsfläche 2 mit den geschilderten Mikro-Spannuten 3. Die Standzeit des Werkzeuges wird demzufolge besser vorherbestimmbar, so daß konstante und höhere Standmengen an Werkstücken erreicht werden können.
  • Das Querschnittsprofil der Mikro-Spannuten 3 kann gemäß Fig. 2 mit spitzwinkligen Zähnen oder gemäß Fig. 3 sägezahnartig ausgebildet sein. Bei der sägezahnartigen Ausbildung ergibt sich eine etwa radial verlaufende, am radial außenliegenden Ende die Schneidkante 4 bildende Zahnbrust, ein etwa in Umfangsrichtung verlaufender Zahnkopf und ein den Spanraum 5 bildender Zahnrücken. In Jedem Fall liegt der Abstand zwischen den Mikro-Spannuten 3 zwischen 35 bis 600 µm, wogegen ihre Tiefe 20 bis 1.000 µm beträgt. Die auf der gesamten Oberfläche der Arbeitsfläche 2 aufgebrachte Schicht 6 aus superhartem Material hat eine Dicke von 1 bis 5 µm.
  • Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Schleifscheibe sind die Mikro-Spannuten 3 zusätzlich durch Quernuten 7 unterteilt, die unter einem Winkel zu den Mikro-Spannuten 3 verlaufen. Ein bevorzugter Querschnitt dieser Quernuten 7 ist in der Schnittdarstellung der Fig. 4 gezeichnet.
  • Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl die Mikro-Spannuten 3 als auch die Quernuten 7 geradlinig verlaufen, besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die Mikro-Spannuten 3 und/oder die Quernuten 7 mit einem bogenförmigen Verlauf auszubilden. Für den Fall, daß mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug eine Präzisions-Hartbearbeitung durch Profilschleifen vorgenommen werden soll, kann die Profilform der Arbeitsfläche 2 dem endgültigen Profil der zu bearbeitenden Werkstücke entsprechen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Grundkörper
    2
    Arbeitsfläche
    3
    Mikro-Spannut
    4
    Schneidkante
    5
    Spanraum
    6
    Schicht
    7
    Quernut

Claims (7)

  1. Rotierendes Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung von gehärteten Werkstücken, vorzugsweise aus Stahl, aus einem stählernen, vorzugsweise gehärteten Grundkörper mit definierter Arbeitsfläche, die mit einem Belag aus superhartem Material, vorzugsweise Bornitrid, versehen ist,
    dadurch gekennzeichnet
    daß die Arbeitsfläche (2) mit einer Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikro-Spannuten (3) versehen ist, die unter einem spitzen Winkel zu einer an die Arbeitsfläche (2) angelegten Tangente ausgerichtet sind und ein Querschnittsprofil mit definierter Schneidkante (4) und definiertem Spanraum (5) aufweisen, und daß die gesamte Arbeitsfläche (2) mit einer homogenen Schicht (6) gleicher Schichtdicke aus superhartem Material, vorzugsweise Bornitrid, versehen ist.
  2. Rotierendes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsprofil der Mikro-Spannuten (3) sägezahnartig mit einer etwa radial verlaufenden, am radial außenliegenden Ende die Schneidkante (4) bildenden Zahnbrust, einen etwa in Umfangsrichtung verlaufenden Zahnkopf und einem den Spanraun (5) bildenden Zahnrücken ausgebildet ist.
  3. Rotierendes Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Mikro-Spannuten (3) 35 bis 600 µm und ihre Tiefe 20 bis 1.000 µm beträgt.
  4. Rotierendes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Arbeitsfläche (2) befindliche Schicht (6) aus superhartem Material eine Dicke von 1 bis 5 µm aufweist.
  5. Rotierendes Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Spannuten (3) durch Quernuten (7) unterteilt sind, die unter einem Winkel zu den Mikro-Spannuten (3) verlaufen.
  6. Rotierendes Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Spannuten (3) und/oder die Quernuten (7) bogenförmig verlaufen.
  7. Rotierendes Werkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Werkzeuges dem endgültigen Profil der zu bearbeitenden Werkstücke entspricht.
EP92109332A 1991-06-17 1992-06-03 Bornitrid-belegter Mikro-fräser Expired - Lifetime EP0519267B1 (de)

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