DE102004009443A1

DE102004009443A1 - Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung

Info

Publication number: DE102004009443A1
Application number: DE102004009443A
Authority: DE
Inventors: Markus Stein; Nicolas Huth
Original assignee: August Rueggeberg GmbH and Co KG
Current assignee: August Rueggeberg GmbH and Co KG
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-15
Also published as: DK1568440T3; DE502004001950D1; EP1568440B1; ES2276216T3; EP1568440A1; ATE344711T1; PT1568440E; PL1568440T3

Abstract

Ein Werkzeug zur spanenden Bearbeitung besteht aus einem Tragteil (1) und einem Arbeitsteil (2). In einer Anlage-Fläche (3) für das Arbeitsteil (2) sind in dem Tragteil (1) zum Arbeitsteil (2) hin offene Strömungs-Kanäle (19) zur Zuführung von Kühlluft vorgesehen. In diese Strömungs-Kanäle (19) mündet, in deren radial innen liegenden Anfangs-Bereich (21), jeweils ein Zuführ-Kanal ein. Dieser Anfangs-Bereich (21) ist entgegen der Drehrichtung (27) um einen Neigungswinkel (c) geneigt ausgebildet. Weiterhin verläuft der Strömungs-Kanal (19) vom Anfangs-Bereich (21) in Drehrichtung (27) gekrümmt nach außen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für eine spanende Bearbeitung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Derartige bekannte Werkzeuge werden bevorzugt mit einem Arbeitsteil betrieben, das als Schleifmittel auf Unterlage ausgebildet ist, also hochelastisch ist. Die mit diesen Arbeitsteilen zu erbringenden Spanabträge sind sehr hoch, was zu einer sehr schnellen Erwärmung des Arbeitsteils führt. Die zur Beseitigung dieses Problems bereits gattungsgemäß ausgestalteten Tragteile weisen geradlinig radial nach außen gerichtete oder in Drehrichtung konkav gekrümmte Strömungs-Kanäle mit einem Lufteintritt an der der Mittel-Längs-Achse zugewandten Seite auf, die nicht zu einer zufriedenstellenden Kühlung führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Werkzeug so auszugestalten, dass eine zufriedenstellende Kühlung des Arbeitsteils erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine große Fördermenge der durchströmenden, zur Kühlung dienenden Luft erreicht, wobei diese keine Druckerhöhung erfährt. Diese große Fördermenge führt weiterhin zu einer turbulenten Durchströmung mit der Folge eines besonders guten Wärmeübergangs zwischen Arbeitsteil und Kühlluft. Die Fördermenge wird insbesondere durch die weiteren Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 2 bis 6 und 8 erhöht.

Durch die Ausgestaltung nach den Ansprüchen 9 bis 16 wird nicht nur der angestrebte Effekt weiter optimiert, sondern gleichzeitig auch erreicht, dass das aus elastischem Werkstoff bestehende Tragteil auch in den Außenbereichen nachgiebiger ausgebildet werden kann, also nicht zu steif wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigt

1 eine Draufsicht auf die Anlage-Fläche eines Tragteils,

2 einen Querschnitt durch das Tragteil entsprechend der Schnittlinie II-II in 1 und

3 ein Werkzeug bestehend aus Tragteil und Arbeitsteil in montiertem Zustand in einer Querschnittsdarstellung entsprechend 2.

Das in der Zeichnung dargestellte Werkzeug besteht in seinem grundsätzlichen Aufbau aus einem Tragteil 1 in Form eines Stütz-Tellers und einem Arbeitsteil 2. Das Tragteil 1 ist einstückig ausgebildet und besteht in der Regel aus einem elastischen Kunststoff. Es weist eine kreisringförmige Anlage-Fläche 3 auf. Konzentrisch zu seiner Mittel-Längs-Achse 4 ist das Tragteil 1 mit einer zylindrischen Durchgangs-Öffnung 5 versehen, durch die eine mit einem nicht dargestellten Antriebs-Werkzeug verbindbare Antriebs-Welle 6 hindurchsteckbar ist. Die Antriebs-Welle 6 weist an ihrem freien Ende ein Außen-Gewinde 7 auf.
Der eigentliche Arbeitsteil 2 ist ebenfalls kreisscheibenförmig ausgebildet und weist eine Gegen-Anlage-Fläche 8 auf, die bei der Anbringung des Arbeitsteils 2 am Tragteil 1 gegen die Anlage-Fläche 3 zur Anlage kommt. Das Arbeitsteil 2 weist etwa den Durchmesser bzw. den Umfang des Tragteils 1 auf. Im vorliegenden Fall ist das Arbeitsteil 2 durch ein Schleifmittel 9 auf Unterlage 10 gebildet, wobei die Gegen-Anlage-Fläche 8 auf der dem Schleifmittel 9 abgewandten Seite der Unterlage 10 ausgebildet ist. Zur Befestigung des Arbeitsteils 2 ist eine Mutter 11 mit einem dem Außen-Gewinde 7 angepassten Innen-Gewinde 12 vorgesehen. Zur Befestigung des Arbeitsteils 2 am Tragteil 1 wird die Welle 6 mit ihrem Außen-Gewinde 7 entsprechend der Darstellung in 3 durch die Öffnung 5 und das mit seiner Gegen-Anlage-Fläche 8 gegen die Anlage-Fläche 3 angelegte Arbeitsteil 2 hindurchgesteckt und dann die Mutter 11 auf das Außen-Gewinde 7 aufgeschraubt, wodurch das Arbeitsteil 2 zwischen der Mutter 11 und dem Tragteil 1 eingespannt wird, wie es in 3 dargestellt ist.
Wie der Zeichnung entnehmbar ist, wird die Anlage-Fläche 3 des Tragteils 1 im Wesentlichen durch Rippen 13 und Zwischen-Rippen 14 gebildet. Der Innen-Umfang 15 der Anlage-Fläche 3 begrenzt eine zur Aufnahme der Mutter 11 dienende, von der Anlage-Fläche 3 rückspringende, Ausnehmung 16, in die die Öffnung 5 einmündet. Hier sind die Rippen 13 durch einen schmalen Ring-Steg 17 miteinander verbunden, an dem das montierte Arbeitsteil 2 über den gesamten Umfang 15 dicht anliegt, sodass keine Verbindung zwischen der Ausnehmung 16 und dem weiter außen liegenden Bereich der Anlage-Fläche 3 besteht.
Zwischen den Rippen 13 münden jeweils am Außen-Umfang der Anlage-Fläche 3 des Arbeitsteils 2 Strömungs-Kanäle 19 frei aus, deren radial zur Achse 4 benachbarter Bereich durch parallel zur Achse 4 verlaufende Zu führ-Kanäle 20 gebildet wird. Die Strömungs-Kanäle 19 und die Zuführ-Kanäle 20 sind also miteinander verbunden. Die sich in Umfangsrichtung des Tragteils 1 erweiternden Strömungs-Kanäle 19 sind im äußeren Bereich durch die Zwischen-Rippen 14 in zwei Teil-Kanäle 19a, 19b unterteilt.
Die Zuführ-Kanäle 20 haben – wie 1 erkennen lässt – quer zur Achse 4 den Querschnitt eines Langloches 21. Sie bilden insofern den radial zur Achse 4 innenliegenden Anfangs-Bereich der Strömungs-Kanäle 19 und somit auch einen Teil von diesen.
Wie 1 erkennen lässt, schließen zwei benachbarte Radien 22, 23 zweier benachbarter Strömungs-Kanäle 19 einen Teilungs-Winkel a ein. Diese Radien 22, 23 gehen durch die Mittel-Längs-Achse 4 des Tragteils 1 und durch die am Außen-Umfang 18 liegende Mitte 24 eines Strömungs-Kanals 19. Die Mitte 24 eines Strömungs-Kanals 19 wird durch die in diesem Bereich liegende Zwischen-Rippe 14 gebildet. Für den Teilungs-Winkel a gilt: 10° ≤ a ≤ 45° und bevorzugt 10° ≤ a ≤ 30°. Bei der gleichmäßigen Verteilung der Kanäle 19 über den Umfang des Tragteils 1 bedeutet dies, dass zwischen 4 und 36 und bevorzugt zwischen 12 und 36 Strömungs-Kanäle 19 vorgesehen sind. Mit zunehmendem Durchmesser des Tragteils 1 wird der Teilungs-Winkel a kleiner, d. h. die Zahl der Strömungs-Kanäle 19 und damit auch die Zahl der Rippen 13 und gegebenenfalls der Zwischen-Rippen 14 größer.
Wie weiterhin aus 1 hervorgeht, schließen ein von der Achse 4 durch den Mittelpunkt 25 des Langlochs 21 eines Strömungs-Kanals 19 gehender Radius 26 und der durch die Mitte 24 desselben Strömungs-Kanals 19 ge führte Radius 22 einen Voreil-Winkel b ein. Der Voreil-Winkel b ist ein Voreil-Winkel, weil er angibt, wie weit das Langloch 21, also der Anfangs-Bereich des Strömungs-Kanals 19, gegenüber des durch die Mitte 24 am Außen-Umfang 18 definierten Austritts-Bereich bezogen auf die Drehrichtung 27 voreilt. Für den Voreil-Winkel b gilt: 5° ≤ b ≤ 45° und bevorzugt 5° ≤ b ≤ 25°.
Wie weiterhin aus 1 hervorgeht, treten die Strömungs-Kanäle 19 am Außen-Umfang 18 des Tragteils 1 etwa radial zur Achse 4 aus. Ausgehend vom durch das jeweilige Langloch 21 gebildeten Anfangs-Bereich der Strömungs-Kanäle 19 sind diese – wie ebenfalls 1 erkennen lässt – in Drehrichtung 27 des Tragteils 1 gekrümmt, was sich aus dem zuvor erläuterten Voreil-Winkel b ergibt. Mit anderen Worten sind die Strömungs-Kanäle 19 entgegen der Drehrichtung 27 konkav gekrümmt ausgebildet.
Schließlich schließen der durch den Mittelpunkt 25 des Langlochs 21 geführte Radius 26 und die durch den Mittelpunkt 25 des Langlochs 21 gezogene Mittel-Längs-Achse 28 des Langlochs 21 einen Neigungs-Winkel c ein, durch den die Neigung des Langlochs 21 und damit des Anfangs-Bereichs jedes Strömungs-Kanals 19 gegenüber der radialen Richtung angegeben wird, wobei das Langloch 21 von der Achse 4 her zum Außen-Umfang 18 hin gesehen gegen die Drehrichtung 27 geneigt ist. Für den Neigungs-Winkel c gilt: 5° ≤ c ≤ 90° und bevorzugt 20° ≤ c ≤ 60°.
Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, nimmt die axiale Höhe d der Kanäle 19 nach außen hin ab. Damit wird die radial nach außen in Umfangsrichtung des Tragteils 1 zunehmende Breite e der Strömungs-Kanäle 19 wieder zumindest teilweise, gegebenenfalls vollständig, kompensiert, sodass der Querschnitt der Strömungs-Kanäle 19 von ihrem Anfangs-Bereich 21 bis zum Außen-Umfang 18 hin etwa konstant ist. Des weiteren wird hierdurch erreicht, dass das aus elastischem Kunststoff bestehende Tragteil 1 im Bereich seines Außen-Umfangs 18 nicht zu steif wird.
Während des Einsatzes des aus dem Tragteil 1 und dem montierten Arbeitsteil 2 bestehenden Werkzeuges unter hochtourigem Antrieb in Drehrichtung 24 wird durch die Zuführ-Kanäle 20 parallel zur Achse 4 Luft angesaugt und strömt im Wesentlichen ohne Druckerhöhung nach außen und tritt am Außen-Umfang 18 aus den Strömungs-Kanälen 19 aus. Da die Breite e der Strömungs-Kanäle 19 deutlich größer ist als die Breite f der Rippen 13 und als die Breite g der Zwischen-Rippen 14 steht an der Gegen-Anlage-Fläche 8 des Arbeitsteils 2 eine relativ große Kühl-Fläche zur Verfügung, an der die Luft unter Kühlung des Arbeitsteils 2 vorbeiströmt. Durch die Formgebung der Strömungs-Kanäle 19 wird eine besonders intensive Luftansaugung und ein entsprechend intensiver Lufttransport radial nach außen bewirkt; die Luft strömt mit hoher Turbulenz und damit mit einem hohen Wärmeübergangskoeffizienten an der Gegen-Anlage-Fläche 8 des Arbeitsteils 2 vorbei. Die Kühlung ist also besonders intensiv.

Claims

Werkzeug mit einem um eine Mittel-Längs-Achse (4) in einer Drehrichtung (27) drehantreibbaren Tragteil (1), mit einem scheibenförmigen Arbeitsteil (2) für eine spanende Bearbeitung und mit Verbindungsmitteln zum lösbaren Verbinden des Arbeitsteils (2) mit dem Tragteil (1) koaxial miteinander, wobei das Tragteil (1) eine Anlage-Fläche (3) für das Arbeitsteil (2) aufweist, wobei das Arbeitsteil (2) eine Gegen-Anlage-Fläche (8) zur Anlage an der Anlage-Fläche (3) aufweist und wobei in der Anlage-Fläche (3) im Wesentlichen von der Mittel-Längs-Achse (4) nach außen gerichtete, zur Gegen-Anlage-Fläche (8) hin offene Strömungs-Kanäle (19) ausgebildet sind, in die im Tragteil (1) ausgebildete Zuführ-Kanäle (20) einmünden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zuführ-Kanal (20) in einen – bezogen auf die Mittel-Längs-Achse (4) – innenliegenden Anfangs-Bereich eines Strömungs-Kanals (19) einmündet, dass der Anfangs-Bereich entgegen der Drehrichtung (27) um einen Neigungs-Winkel (c) geneigt ausgebildet ist und dass der Strömungs-Kanal (19) vom Anfangs-Bereich in Drehrichtung (27) gekrümmt nach außen verläuft.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungs-Kanäle (19) etwa in radialer Richtung aus dem Tragteil (1) ausmünden.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungs-Winkel (c) zwischen der Mittel-Längs-Achse (28) des Langlochs (21) und dem Radius (26) durch den Mittelpunkt (25) des Langlochs (21) eingeschlossen ist.
Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Neigungs-Winkel (c) gilt: 15° ≤ c ≤ 90° und bevorzugt 20° ≤ c ≤ 60°.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangs-Bereich jedes Strömungs-Kanals (19) als Langloch (21) mit einer Mittel-Längs-Achse (28) und einem Mittelpunkt (25) ausgebildet ist, und dass ein Radius (26) durch den Mittelpunkt (25) des Langlochs (21) und ein Radius (22) durch die Mitte (24) des Strömungs-Kanals (19) am Außen-Umfang (18) des Tragteils (1) einen Voreil-Winkel (b) einschließen.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Voreil-Winkel (b) gilt: 5° ≤ b ≤ 45° und bevorzugt 5° ≤ b ≤ 25°.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen unmittelbar benachbarten Strömungs-Kanälen (19) ein Teilungs-Winkel (a) eingeschlossen ist, für den gilt: 10° ≤ a ≤ 45° und bevorzugt 10° ≤ a ≤ 30°.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungs-Kanäle (19) im – bezogen auf die Mittel-Längs-Achse (4) des Tragteils (1) – außen liegenden Bereich durch Zwischen-Rippen (14) in Teil-Strömungs-Kanäle (19a, 19b) unterteilt sind.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Strömungs-Kanäle (19) durch Rippen (13) voneinander getrennt sind.
Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (13 ) durch einen inneren Ring-Steg (17) miteinander verbunden sind.
Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (e) der Strömungs-Kanäle (19) deutlich größer ist als die Breite (f) der Rippen (13).
Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (e) der Strömungs-Kanäle (19) deutlich größer ist als die Breite (g) der Zwischen-Rippen (14).
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (d) der Strömungs-Kanäle (19) in Richtung der Mittel-Längs-Achse (4) des Tragteils (1) von der Mittel-Längs-Achse (4) nach außen hin abnimmt.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Strömungs-Kanäle (19) von der Mittel-Längs-Achse (4) des Tragteils (1) nach außen etwa konstant ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsteil durch ein Schleifmittel (9) auf Unterlage (10) gebildet ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil (1) aus elastisch nachgiebigem Material besteht.