DE102016123832A1

DE102016123832A1 - Formscheibe

Info

Publication number: DE102016123832A1
Application number: DE102016123832.5A
Authority: DE
Inventors: Rainer Kelsch; Marcus Wiemann; Arne Timcke; Gerhard Luck; Alfred Schreiber
Original assignee: C&E Fein GmbH and Co
Current assignee: C&E Fein GmbH and Co
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Es wird eine Formscheibe mit einem Befestigungsbereich (12) mit einer zentralen Befestigungsöffnung (14) zur Verbindung mit einer Antriebsspindel eines Schleifgerätes angegeben, und mit einer Mehrzahl von Löchern (20), die entlang wenigstens einer zur Befestigungsöffnung (12) konzentrischen Kreislinie (34, 36) in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, wobei die Löcher (20) an zumindest einer Seite als Schneidkanten (32) ausgebildet sind. ()

Description

Die Erfindung betrifft eine Formscheibe, mit einem Befestigungsbereich mit einer zentralen Befestigungsöffnung zur Verbindung mit einer Antriebsspindel eines Schleifgerätes, und mit einer Mehrzahl von Löchern, die entlang wenigstens einer zur Befestigungsöffnung konzentrischen Kreislinie in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind.
Derartige Formscheiben werden von der Firma Danish Tool Productions ApS, Jomfrulokken 11, DK-8930 Randers NØ, Dänemark, zur Oberflächenbearbeitung von Aluminium, Kunststoff, Fiberglas und Kupfer angeboten. Es handelt sich hierbei um Formscheiben, die einstückig aufgebaut sind und an ihrem Rand mit Schneiden versehen sind, mit denen das Material spanend abgetragen werden kann. Um das Gewicht zu verringern, weisen die Formscheiben ferner eine Reihe von Löchern auf, die in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander auf einer Kreislinie angeordnet sind, die zur zentralen Befestigungsöffnung konzentrisch angeordnet ist. Die Formscheiben werden typischerweise in Verbindung mit einem Winkelschleifer verwendet.
In 5 ist eine derartige Formscheibe gemäß dem Stand der Technik dargestellt, die insgesamt mit der Ziffer 100 bezeichnet ist. Sie weist eine zentrale Befestigungsöffnung 106 zur Befestigung mit einem Winkelschleifer auf, sowie einer Anzahl von randseitigen Schneiden 104, die sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstrecken. Ferner ist eine Reihe von Löchern 102 vorgesehen, die sich auf einer zur Befestigungsöffnung 106 konzentrisch in Kreislinie erstrecken und die zur Gewichtsreduzierung vorgesehen sind.
Derartige Formscheiben sind zwar grundsätzlich zur Bearbeitung von relativ weichen Materialien oder wärmeempfindlichen Materialien geeignet, wie etwa Aluminium, Kunststoff, Kupfer, faserverstärktem Kunststoff usw., allerdings ist die Abtragsgeschwindigkeit begrenzt und es besteht wegen der geringen Anzahl von Schneiden und wegen der außenliegenden Schneiden eine hohe Tendenz zum Schlagen oder Rattern während des Abtrags.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Formscheibe zur spanenden Bearbeitung von Materialien, wie etwa Aluminium, Kupfer, Kunststoff und dergleichen zu schaffen, die eine hohe Abtragsgeschwindigkeit aufweist und einen möglichst gleichmäßiges Arbeiten mit einer geringen Belastung des Benutzers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Formscheibe gemäß der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Löcher an zumindest einer Seite als Schneidkanten ausgebildet sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.
Die Löcher ermöglichen einerseits eine gute Spanabfuhr und führen andererseits zu einer guten Kühlung. Auf diese Weise ist eine hohe Abtragsgeschwindigkeit ermöglicht. Außerdem wird durch die verbesserte Kühlung auch eine Bearbeitung von wärmeempfindlichen Materialien, wie etwa Kunststoffen, erleichtert. Ferner erlauben die Löcher eine Sicht auf die Bearbeitungsstelle.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung sind die in Drehrichtung auflaufenden Kanten der Löcher als Schneidkanten ausgebildet.
Hierdurch ergibt sich ein intensiver Materialabtrag.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Schneidkanten der Löcher in Bezug auf die verbleibende Fläche erhaben angeordnet, vorzugsweise um etwa 0,3 bis 1,0 mm, so dass jeweils eine Freischneide entsteht.
Auf diese Weise wird die Schneidwirkung deutlich verbessert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Löcher entlang mindestens zweier zur Befestigungsöffnung konzentrischer Kreislinien angeordnet.
Hierdurch wird ein besonders guter, annähernd planer Abtrag erreicht.
Vorzugsweise sind hierbei die Löcher auf zueinander benachbarten Kreislinien zueinander versetzt angeordnet.
Durch eine derartige Ausgestaltung ergibt sich ein gleichmäßiger, flächiger Materialabtrag gleichzeitig mit einer geringen Flatter- bzw. Ratterneigung der Formscheibe.
Vorzugsweise ist entlang jeder Kreislinie eine Anzahl von Löchern angeordnet, die eine Primzahl zwischen 7 und 37 ist.
Auf diese Weise wird der Materialabtrag weiter verbessert und es wird ein sehr gleichmäßiges, flächiges Arbeiten ermöglicht.
Die Löcher sind vorzugsweise in einem mittleren Arbeitsbereich angeordnet, der sich an den Befestigungsbereich anschließt.
Der mittlere Arbeitsbereich ist vorzugsweise kegelabschnittsförmig ausgebildet oder rotationssymmetrisch gekrümmt ausgebildet. Je nach Ausgestaltung des Kegelwinkels oder des Krümmungswinkels lässt sich hierbei eine besonders gute Anlage an einer zu bearbeitenden Oberfläche ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung schließt sich an den mittleren Arbeitsbereich ein randseitiger Arbeitsbereich an, in dem sich entlang des Außenumfangs eine Mehrzahl von Seitenschneiden erstreckt.
Mit Hilfe der Seitenschneiden lässt sich zusätzlich zu der eher flächigen Bearbeitung mit Hilfe der Löcher eine intensive Bearbeitung entlang eines länglichen, linienartigen Bereiches erzielen. Auf diese Weise können beispielsweise Schweißnähte ausgefräst werden.
Vorzugsweise weisen hierbei die Seitenschneiden jeweils eine in Drehrichtung auflaufende Schneidkante auf, die sich mit einem Winkel ү zur Radialrichtung erstreckt, der zwischen +10° und -10° beträgt, vorzugsweise zwischen +5° und -5°.
Auf diese Weise ist ein guter Schneidenangriff gewährleistet.
Der randseitige Arbeitsbereich ist gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung gegenüber dem mittleren Arbeitsbereich abgewinkelt.
Ferner weisen die Seitenschneiden gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung jeweils eine auflaufende Schneidkante und eine davon schräg nach innen verlaufende Freischneide auf.
Hierbei können die Freischneiden an ihren Enden jeweils gegenüber der auflaufenden Schneidkante um einen Betrag von 0,2 bis 2,0 mm, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 mm, zurückversetzt sein.
Hierdurch ist ein guter Spanabtrag gewährleistet.
Die Formscheibe ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung und eine hohe Stabilität. Die Formscheibe kann in einem Stück aus einem Umformwerkzeug hergestellt werden.
Durch eine Nachbehandlung, wie etwa Nitrieren, Beschichten können noch höhere Härten bzw. Standzeiten an den Schneiden erreicht werden. Die Formscheibe ist vorzugsweise durchgehend gehärtet und kann ggf. nachgeschliffen werden.
Vorzugsweise besteht die Formscheibe aus warmgehärtetem, vergütetem Stahl, vorzugsweise aus 22MnB5 oder aus 32MnB5.
Mit einem derartigen Material lässt sich eine gute Herstellung mittels eines Warmumformwerkzeuges, eine hohe Festigkeit zur Bearbeitung von Leichtmetall, eine geringe Sprödigkeit und eine gute Zähigkeit zur Vermeidung einer Bruchgefahr erreichen.
Die Härte an der Oberfläche kann auf das jeweilige zu bearbeitende Material abgestimmt werden.
Vorzugsweise beträgt die Härte an der Oberfläche 40 bis 65 HRC, was zu einer Bearbeitung von Leichtmetall, wie etwa Aluminium, Magnesium oder Buntmetall, wie etwa Kupfer oder Messing besonders geeignet ist. Gleichfalls lassen sich mit derartigen Härtewerten Kunststoffe und faserverstärkte Kunststoffe, sowie Holz und Horn und ähnlichen Materialien gut bearbeiten.
Die Formscheibe ist insbesondere zur Bearbeitung von Materialien mit einer Zugfestigkeit von weniger als 500 N/mm² geeignet, die auch wärmeempfindlich sein können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der mittlere Arbeitsbereich gegenüber einer Radialebene um einen Winkel α abgewinkelt, der 5° bis 45°, vorzugsweise etwa 10° bis 30° beträgt.
Dies ermöglicht ein ermüdungsfreies Arbeiten bei einem flächigen Materialabtrag.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der mittlere Arbeitsbereich gegenüber dem randseitigen Arbeitsbereich um einen Winkel β abgewinkelt, der 0° bis 60°, vorzugsweise 20° bis 50° beträgt.
Auf diese Weise können die Seitenschneiden im randseitigen Arbeitsbereich zum intensiven Materialabtrag genutzt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Formscheibe von der Rückseite aus gesehen;
2 eine perspektivische Darstellung der Formscheibe gemäß 1 von der Arbeitsseite aus gesehen;
3 eine Aufsicht auf die Arbeitsseite der Formscheibe;
4 einen Schnitt durch die Formscheibe gemäß 3 längs der Linie IV-IV und
5 eine Formscheibe gemäß dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht.

Eine erfindungsgemäße Formscheibe ist in den 1 bis 4 dargestellt und insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Die Formscheibe 10 ist einstückig durch Warmumformen oder Presshärten aus einem härtbaren und vergütbaren Stahl, etwa aus 32MnB5 hergestellt. Die Formscheibe ist durchgehend gehärtet und weist an ihrer Oberfläche eine Härte von etwa 55 HRC auf.
Die Formscheibe 10 weist einen Befestigungsbereich 12 mit einer zentralen Befestigungsöffnung 14 auf. Der Befestigungsbereich 12 ist gekröpft, so dass eine Befestigung an der Antriebsspindel eines Winkelschleifers mit einem vertieften Spannmittel erfolgen kann, so dass das Spannmittel bei der Bearbeitung nicht stört.
Die Form der Formscheibe 10 ist so gewählt, dass diese an herkömmlichen Winkelschleifern mit üblichen Scheibendurchmessern im Bereich von 70 bis 230 mm verwendet werden kann. Auch ist die Formgebung der Formscheibe so gewählt, dass Standard-Schutzhauben verwendet werden können.
Eine optimale Drehzahl bei einer Formscheibe 10 mit einem Durchmesser von 125 mm liegt im Bereich von 2000 bis 11000 U/min, vorzugsweise im Bereich von 4000 bis 6000 U/min.
An den Befestigungsbereich 12 schließt sich ein kegelförmig ausgebildeter mittlerer Arbeitsbereich 16 mit einer Mehrzahl von Löchern 20 an. Die in Drehrichtung 18 auflaufenden Kanten der Löcher 20 sind als Schneidkanten 32 ausgebildet (vgl. 3). Die Löcher 20 sind hierbei entlang zweier zur Befestigungsöffnung 14 konzentrischer Kreislinien 34, 36 angeordnet. Entlang jeder Kreislinie 34, 36 sind hierbei jeweils elf Löcher 20 vorgesehen, wobei die Löcher 20 an benachbarten Kreislinien 34, 36 zueinander winkelmäßig versetzt angeordnet sind. Die Löcher sind annähernd dreieckförmig ausgebildet und an ihren auflaufenden Kanten gerundet als Schneidkanten 32 ausgebildet.
Die Schneidkanten 32 stehen gegenüber der Oberfläche des mittleren Arbeitsbereiches 16 vorzugsweise erhaben hervor, etwa um einen Betrag von 0,3 bis 1,0 mm. wodurch Freischneiden entstehen. Dadurch wird die Schneidwirkung verbessert.
Die Löcher 20 dienen zur flächigen Bearbeitung von relativ weichen Materialien mit einer Zugfestigkeit < 500 N/mm², die teilweise auch wärmeempfindlich sein können. Die Formscheibe 10 ist somit insbesondere zur Bearbeitung von Materialien wie Holz, Kunststoff, Leichtmetallen (etwa Aluminium oder Magnesium), Horn (z.B. Pferdehufe) geeignet.
Randseitig ist die Formscheibe ferner mit insgesamt elf Seitenschneiden 24 versehen. Die Seitenschneiden 24 erstrecken sich in einem an den mittleren Arbeitsbereich 16 angrenzenden randseitigen Arbeitsbereich 22.
Die Seitenschneiden 24 weisen jeweils eine auflaufende Schneidkante 26 auf, die sich annähernd in Radialrichtung erstreckt. Es kann ein Winkel ү zwischen der Erstreckungsrichtung der auflaufenden Schneidkante 26 und der Radialrichtungen vorgesehen sein, der im vorliegenden Fall bspw. etwa - 1° beträgt, d.h. die auflaufende Schneidkante 26 ist gegenüber der Radialrichtung entgegen der Drehrichtung um einen Winkel von 1° geneigt. Dies bedeutet, dass das äußere Ende der Schneidkante gegenüber dem inneren Ende der Schneidkante 26 zurückversetzt ist.
An jede auflaufende Schneidkante 26 einer Seitenschneide 24 schließt sich eine Freischneide 28 an, die derart angeordnet ist, dass jede Freischneide an ihrem Ende gegenüber der auflaufenden Schneidkante 26 um einen Betrag von etwa 0,3 bis 1,0 mm zurückversetzt ist. Von einer in Drehrichtung nachfolgenden Seitenkante ist jede Seitenkante durch eine annähernd U-förmige Vertiefung 30 getrennt.
Die Seitenschneiden 24 können z.B. von Ausfräsen von Schweißnähten genutzt werden.
Wie aus 4 näher zu ersehen ist, ist der mittlere Arbeitsbereich 16 kegelförmig ausgebildet und gegenüber einer Radialebene um einen Winkel α abgewinkelt, der etwa 20° beträgt. Die Abwinkelung erstreckt sind gemäß 4 in die entgegengesetzte Richtung wie die Abkröpfung des Befestigungsbereiches 12, der über eine Krümmung in den mittleren Arbeitsbereich übergeht.
Der randseitige Arbeitsbereich 22, an dem die Seitenschneiden 24 ausgebildet sind, ist gegenüber dem mittleren Arbeitsbereich 16 weiter um einen Winkel β abgewinkelt, der annähernd 45° beträgt.
Mit den Löchern 20 wird eine flächige Bearbeitung ermöglicht. Hierbei ist durch den Kegelwinkel α ein Arbeiten mit optimalem Anstellwinkel ermöglicht.
Im Vergleich zu einer Schleifbearbeitung hat die Formscheibe den Vorteil, dass eine Freisetzung von Staub weitgehend vermieden wird und stattdessen im Wesentlichen Späne erzeugt werden. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Sicherheit und eine reduzierte Explosionsgefahr bei der Bearbeitung von leicht entzündlichen Materialien wie Aluminium oder Magnesium.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DK 8930 [0002]

Claims

Formscheibe mit einem Befestigungsbereich (12) mit einer zentralen Befestigungsöffnung (14) zur Verbindung mit einer Antriebsspindel eines Schleifgerätes, und mit einer Mehrzahl von Löchern (20), die entlang wenigstens einer zur Befestigungsöffnung (12) konzentrischen Kreislinie (34, 36) in gleichmäßigen Winkelabständen zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (20) an zumindest einer Seite als Schneidkanten (32) ausgebildet sind.
Formscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Drehrichtung auflaufenden Kanten der Löcher (20) als Schneidkanten (32) ausgebildet sind.
Formscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkanten (32) der Löcher (20) in Bezug auf die verbleibende Fläche erhaben angeordnet, vorzugsweise um etwa 0,3 bis 1,0 mm, so dass jeweils eine Freischneide entsteht.
Formscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (20) entlang mindestens zweier zur Befestigungsöffnung (14) konzentrischer Kreislinien (34, 36) angeordnet sind.
Formscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (20) auf zueinander benachbarten Kreislinien (34, 36) zueinander versetzt angeordnet sind.
Formscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang jeder Kreislinie (34, 36) eine Anzahl von Löchern (20) angeordnet ist, die eine Primzahl zwischen 7 und 37 ist.
Formscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (20) in einem mittleren Arbeitsbereich (16) angeordnet sind, der sich an den Befestigungsbereich (12) anschließt.
Formscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Arbeitsbereich (16) kegelabschnittsförmig ausgebildet ist oder rotationssymmetrisch gekrümmt ausgebildet ist.
Formscheibe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den mittleren Arbeitsbereich (16) ein randseitiger Arbeitsbereich (22) anschließt, in dem sich entlang des Außenumfangs eine Mehrzahl von Seitenschneiden (24) erstreckt.
Formscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschneiden jeweils eine in Drehrichtung (18) auflaufende Schneidkante (26) aufweisen, die sich mit einem Winkel (ү) zur Radialrichtung erstreckt, der zwischen +10° und - 10° beträgt, vorzugsweise zwischen +5° und -5°.
Formscheibe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der randseitige Arbeitsbereich (22) gegenüber dem mittleren Arbeitsbereich (16) abgewinkelt ist.
Formscheibe nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenschneiden (24) jeweils eine auflaufende Schneidkante (26) und eine davon schräg nach innen verlaufende Freischneide (28) aufweisen.
Formscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Freischneiden (28) an ihren Enden jeweils gegenüber der auflaufenden Schneidkante (26) um einen Betrag von 0,2 bis 2,0 mm, vorzugsweise von 0,3 bis 1,0 mm, zurückversetzt sind.
Formscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formscheibe (10) einstückig ausgebildet ist.
Formscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formscheibe (10) aus gehärtetem, vergütetem Stahl, vorzugsweise aus 22MnB5 oder aus 32MnB5 besteht.
Formscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formscheibe (10) an ihrer Oberfläche eine Härte von 40 bis 65 HRC aufweist.
Formscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Arbeitsbereich (16) gegenüber einer Radialebene um einen Winkel (α) abgewinkelt ist, der 5° bis 45°, vorzugsweise 10° bis 30° beträgt.
Formscheibe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Arbeitsbereich (16) gegenüber dem randseitigen Arbeitsbereich (22) um einen Winkel (β) abgewinkelt ist, der 0° bis 60°, vorzugsweise 20° bis 50° beträgt.
Verwendung einer Formscheibe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bearbeitung von Materialien mit einer Zugfestigkeit von weniger als 500 N/mm², insbesondere zur Bearbeitung von Leichtmetallen, wie etwa Aluminium, Buntmetallen, wie etwa Kupfer oder Messing, Holz, Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff, oder Horn.