DE20105430U1

DE20105430U1 - Werkzeugmaschine zum Schleifen von Werkstücken

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Publication number: DE20105430U1
Application number: DE20105430U
Authority: DE
Original assignee: ILG GmbH
Current assignee: ILG GmbH
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2011-03-29

Description

Hg GmbH J 2578 - Sf/Fa

Werkzeugmaschine zum Schleifen von Werkstücken

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Schleifen von Werkstücken, insbesondere Rundschleifmaschine zum Rundschleifen von Wellenteilen, mit einer mindestens eine Schleifvorrichtung, insbesondere eine Schleifspindeleinheit, umfassenden Bearbeitungsstation und einer der Schleifvorrichtung zugeordneten Werkstückhaltevorrichtung, insbesondere Werkstückspindeleinheit mit horizontaler Spindelachse zur Rotation eines darin gehaltenen Werkstücks, bei welcher die Werkstückhaltevorrichtung und die Schleifvorrichtung gegeneinander beweglich sind, um das Werkstück mit der Schleifvorrichtung-in Bearbeitungseingriff zu bringen.

Bekannte Rundschleifmaschinen für Wellenteile weisen ein Maschinenbett auf, auf welchem ein Werkstückspindelstock als Werkstückhaltevorrichtung und ein Schleifspindelstock als Schleifvorrichtung liegend angeordnet sind. Der Werkstückspindelstock wird üblicherweise mit einem Reitstock auf einem gemeinsamen Schlitten in Z-Richtung, also längs der Spindeldrehachse, mit dem Werkstück an der Schleifscheibe entlang bewegt, während der Schleifspindelstock in der X-Achse, also senkrecht hierzu, zugestellt und in Bearbeitungseingriff gebracht wird.

Bei einer anderen Ausgestaltung ist der Werkstückspindelstock entweder fest oder um eine zum Maschinenbett senkrechte Achse schwenkbar am Maschinenbett befestigt, während der Schleifspindelstock in zwei Achsen X und Z in der Ebene des Maschinenbettes relativ zu diesem beweglich ist, um mit einem von dem Werkstückspindelstock gehaltenen Werkstück in Bearbeitungseingriff treten zu können.

Zur Beladung derartiger Rundschleifmaschinen für die Mittel- und Großserienfertigung werden üblicherweise Portalladeeinrichtungen verwendet. Diese haben einen erheblichen Platzbedarf und sind kostenaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, welche diese Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll die Zu- und Abfuhr von Werkstücken zur Bearbeitungsstation kostengünstig und platzsparend gelöst werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Werkstückhaltevorrichtung zwischen der Bearbeitungsstation und einer Werkstückaufnahmestation verfahrbar ausgebildet ist und daß die Werkstückhaltevorrichtung derart ausgebildet ist, daß die Werkstücke in der Werkstückaufnahmestation durch die Werkstückhaltevorrichtung von einer Werkstückvorhalteposition selbsttätig aufnehmbar sind.

Durch die Verfahrbarkeit der Werkstückhaltevorrichtung und die Ausbildung zur selbsttätigen Aufnahme von Werkstücken von der Werkstückvorhalteposition können die Werkstücke durch die Werkstückhaltevorrichtung selbst der Bearbeitungsstation zugeführt werden. Das Erfordernis einer separaten Beladeeinrichtung, insbesondere eines Portalladers,

entfällt dadurch. Damit ist der Platzbedarf gegenüber einer separaten Beladeeinrichtung, insbesondere gegenüber einem Portallader deutlich verringert, so daß durch die Erfindung nicht nur die Kosten gesenkt, sondern auch der Platzbedarf reduziert werden kann.
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Eine vorteilhafte Belademöglichkeit der Werkzeugmaschine ergibt sich dadurch, daß die Werkstückaufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Werkstückes in mindestens zwei, insbesondere zueinander senkrechten Richtungen verfahrbar ausgebildet ist, in üblichen Anwendungsfällen bevorzugt horizontal und vertikal. Damit wird eine kombinierte Hub-, Senk- und/oder Verschiebebewegung ermöglicht, durch welche die Werkstücke beispielsweise von einem seitlich zur Bearbeitungsstation angeordneten Transportband aufgenommen und der Bearbeitungsstation zugeführt werden können. Zudem gewährleistet die Verfahrbarkeit auch den bei der Bearbeitung erforderlichen Vorschub des Werkstückes gegenüber der Schleifvorrichtung.

Bevorzugt ist es, wenn die Werkstückhaltevorrichtung zusätzlich zwischen der Bearbeitungsstation und einer Werkstückablage station verfahrbar sowie derart ausgebildet ist, daß die Werkstücke in der Werkstückablagestation durch die Werkstückhaltevorrichtung auf eine Werkstückablageposition selbsttätig ablegbar sind. Damit wird auch das Entladen der Werkzeugmaschine platzsparend und kostengünstig möglich. Das Ablegen kann dabei insbesondere wieder auf dassselbe Transportband erfolgen.

Durch Anordnen der Werkstückhaltevorrichtung auf Schlitten, insbesondere Kreuzschlitten, die auf Führungsschienen verfahrbar sind, wird eine

unaufwendige Konstruktion erreicht, die zugleich eine genaue Festlegung des Verfahrweges ermöglicht.

Bevorzugt wird die Verfahrstrecke der Werkstückhaltevorrichtung numerisch gesteuert. Hierdurch wird eine sehr hohe Positioniergenauigkeit erreicht, so daß sonstige Positionierhilfsmittel entfallen können. Es genügt, wenn die insbesondere getaktet zugeführten Werkstücke in der Werkstückaufnahmeposition ausreichend genau positioniert sind, da diese Position dann stets exakt von der Werkstückhaltevorrichtung angefahren werden kann, um das Werkstück aufzunehmen. Entsprechendes gilt für die Abfuhr des Werkstückes.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Werkstückhaltevorrichtung und die Schleifvorrichtung an einem Maschinenständer angeordnet sind. Insbesondere wenn die Werkstückhaltevorrichtung und die Schleifvorrichtung an einer vertikalen Wand des Maschinenständers angeordnet sind, sich die Schleifvorrichtung unterhalb der Bearbeitungsposition der Werkstücke befindet und die Zufuhr von Werkstücken von oberhalb der Bearbeitungsstation her erfolgt, ergeben sich eine Reihe von konstruktiven Vorteilen.

Die Bearbeitungsstation ist sehr gut zugänglich und einsehbar. Der Spänefall erfolgt nach unten, weg vom Werkstück, von wo ein einfacher Abtransport möglich ist. Die Zu- und Abfuhr von Werkstücken zur bzw. von der Bearbeitungsstation ist ungehindert möglich. Ebenso ist die Kühlmittelabfuhr erleichtert.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Schleifvorrichtung zwei alternativ einsetzbare Schleifwerkzeuge aufweist und wenn die Schleifvorrichtung zum wahlweisen Einsatz der beiden Bearbeitungswerkzeuge nach einer

Ausgestaltung der Erfindung um eine insbesondere horizontale Achse " schwenkbar ausgebildet ist. Damit können Wellenteile in vorteilhafter Weise von zwei Seiten bearbeitet werden.

Die beiden Werkzeuge können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein. Außerdem kann die Schleifvorrichtung neben einem Schleifwerkzeug auch ein Drehwerkzeug aufweisen. Dies ermöglicht, vor dem Schleifen eine Drehoperation durchzuführen, die ein exaktes Aufmaß zum Schleifen gewährleistet und damit eine kürzere Schleifzeit bei geringerem Verschleiß der Schleifscheibe ermöglicht. Beide Bearbeitungsschritte können dabei in einer Aufspannung erfolgen, so daß ein zeitraubendes Umspannen und Bearbeiten des Werkstückes auf einer zweiten Maschine entfällt. Damit ist es möglich, gehärtete Werkstücke mit hoher Oberflächenqualität und hoher Maßgenauigkeit zu bearbeiten, da der Schleifvorgang nur für das Abtragen einer geringen Schichtstärke eingesetzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung:
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Figur 1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Werk

zeugmaschine ,

Figur 2 eine Seitenansicht der Werkzeugmaschine von Figur 1,

Figur 3 eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine von Figur 1

und

Figur 4a bis c drei Varianten eines Teils einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Werkzeugmaschine umfaßt einen Maschinenständer 1 mit einer Vorderwand 2 und einer Rückwand 3 sowie zwei Seiten 4 und 5. An der Vorderwand 2 des Maschinenständers 1 ist eine Schleifvorrichtung 6 ortsfest angeordnet, die einen Schleifspindelstock 7 umfaßt, der um eine horizontale, zur Vorderwand 2 des Maschinenständers 1 senkrechte Achse schwenkbar gelagert ist und eine zur Schwenkachse I senkrechte Spindeldrehachse III aufweist.

Der Schleifvorrichtung 6 zugeordnet ist eine Werkstückspindeleinheit 8, die oberhalb der Schleifvorrichtung 6 ebenfalls an der Vorderwand 2 des Maschinenständers 1 vorgesehen ist. Die Werkstückspindeleinheit 8 umfaßt einen Werkstückspindelstock 9 mit horizontal verlaufender Motorspindel und einen dem Werkstückspindelstock 9 gegenüberliegend angeordneten Reitstock 10. Der Werkstückspindelstock 9 weist am Ende der Motorspindel ein Spannfutter 11 auf, in welchem ein zu bearbeitendes, insbesondere bereits gehärtetes Werkstück 12 einspannbar ist. Über den Reitstock 10 ist das Werkstück 12 im Zentrum abstützbar.

Der Werkstückspindelstock 9 und der Reitstock 10 sind auf einem gemeinsamen Kreuzschlitten 13 angeordnet, der auf Schienen 14 und 15, die an der Vorderwand 2 des Maschinenständers 1 vorgesehen sind, längs zweier zueinander senkrechter Achsen, X und Z, verfahrbar ist. Hierfür sind auf den Kreuzschlitten 13 wirkende Antriebe 16 und 17 vorgesehen. Die Schienen 14 und 15 sind so ausgebildet, daß der Kreuzschlitten 13 zwischen einer ersten, in Figur 1 mit durchgezogenen Linien dargestellten

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Position, in welcher sich die Spindeleinheit 8 in der Bearbeitungsstation befindet, und einer zweiten, in Figur 1 strichpunktiert dargestellten Position, in welcher sich die Spindeleinheit 8 in einer Werkstückaufnahmestation befindet, verfahrbar ist. Die Werkstückspindeleinheit 8 ist außerdem so ausgebildet, daß sie ein Werkstück 12 in der Werkstückaufnahmestation von einer Vorhalteposition selbsttätig aufnehmen kann. Hierfür ist der Reitstock 10 längs der Verbindungslinie zum Werkstückspindelstock 9 am Kreuzschlitten 13 verschiebbar angeordnet. Die Werkstückaufnahmestation kann außerdem zusätzlich auch als Werkstückablagestation ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, eine separate Werkstückablagestation vorzusehen.

Die vertikalen Schienen 14 sind zudem so ausgebildet, daß über den Kreuzschlitten 13 die Zustellbewegung des Werkstückes zur Schleifvorrichtung 6 für den Bearbeitungseingriff ausgeführt werden kann. Die Schleifvorrichtung 6 ist dementsprechend ortsfest vorgesehen.

Die Schleifvorrichtung 6 weist auf zwei voneinander beabstandeten, spiegelbildlich zur Schwenkachse I gelegenen Seiten 18 und 19 jeweils eine durch die Spindel um die Achse III angetriebene Schleifscheibe 20, 21 auf. Durch Verschwenken der Schleifvorrichtung 6 um die Achse I können die beiden Schleifscheiben 20, 21 alternativ mit dem Werkstück 12 in Eingriff gebracht werden, um abwechselnd das eine oder das andere Ende des Werkstückes 12 zu bearbeiten.

Figur 4 zeigt drei verschiedene Varianten von Bearbeitungswerkzeugen, die bei der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine verwendet werden können. Figur 4a zeigt die in Figur 1 dargestellte Variante mit Schleif-

scheiben 20, 21 zum Rundschleifen eines Werkstückes 12. Figur 4b zeigt eine Variante mit einer Schleifscheibe 22 zum Einstechschleifen eines Werkstückes 12. Figur 4c zeigt schließlich eine Variante mit zwei Werkzeugen 23 und 24 zum Schälschleifen des Werkstückes 12. Weitere Werkzeuge können ebenfalls eingesetzt werden. Insbesondere kann ein Schleifwerkzeug auch mit einem Drehwerkzeug kombiniert werden.

Die Werkzeugmaschine umfaßt außerdem noch einen an der Rückwand 3 angeordneten Schaltschrank 25 und eine Kühleinrichtung 26 für die Motorspindel sowie eine am Schlitten 13 seitlich angeordnete Abrichteinheit 27.

Die Beladung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine erfolgt dadurch, daß die Werkstücke 12 beispielsweise über ein hier nicht dargestelltes Transportband der Werkstückaufnahmestation zugeführt und in einer Vorhalteposition vorgehalten werden. Mittels des Kreuzschlittens 13 verfahren Werkstückspindelstock 9 und Reitstock 10 längs der Z-Achse in die Werkstückaufnahmestation. Durch Verfahren des Kreuzschlittens 13 längs der X-Achse nach unten werden Werkstückspindelstock 9 und Reitstock 10 auf Höhe des Werkstückes 12 positioniert. Durch Verfahren des Reitstockes 10 längs des Kreuzschlittens 13 kann nun das Werkstück 12 in das Werkstückfutter 11 des Werkstückspindelstockes 9 eingeführt und eingespannt sowie abgestützt werden.

Anschließend verfahren Werkstückspindelstock 9 und Reitstock 10 mit dem eingespannten Werkstück 12 in die Bearbeitungsstation, indem\ler Kreuzschlitten 13 längs der X-Achse nach oben und längs der Z-Achse zur Seite verfahren wird. Durch Absenken des Kreuzschlittens 13 längs der X-

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Achse kann dort das Werkstück 12 in Bearbeitungseingriff mit einem der Werkzeuge 20, 21 der Schleifeinheit 6 gebracht und zur Bearbeitung zugestellt werden. Die Bearbeitungswerkzeuge 20 und 21 können nacheinander zur Bearbeitung mit dem Werkstück 12 eingesetzt werden, indem die Schleifvorrichtung 6 um ihre Achse I verschwenkt wird. Auf diese Weise können die beiden Enden des Werkstückes 12 bearbeitet werden.

Durch einen entsprechend umgekehrten Bewegungsablauf kann das fertig bearbeitete Werkstück 12 von der Bearbeitungsstation in eine Werkstückablagestation transportiert werden. Diese stimmt bei der dargestellten Ausführungsform mit der Werkstückaufnahmestation überein. In der Ablagestation kann das Werkstück 12 dann durch Zurückfahren des Reitstocks 10 längs des Kreuzschlittens 13 und Öffnen des Werkstückfutters 11 wieder in das Transportband abgelegt werden.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ermöglicht also eine automatische Be- und Entladung ohne das Erfordernis einer separaten Einrichtung wie Portallader. Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist dadurch besonders kostengünstig. Zudem ist die Be- und Entladung durch die Werkstückhaltevorrichtung selbst gegenüber einer Portalladeeinrichtung platzsparender.

Die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine kann als Produktionsschleifmaschine mit schwenkbarem Schleifspindelstock 7 mit je einer Schleifspindelaufnahme links und rechts zur Bearbeitung von Wellenteilen 12 an zwei Seiten ausgebildet sein. Die Maschine kann zudem sowohl zum Rundschleifen als auch zum Unrund schleifen ausgebildet sein. Es können gerade oder schrägstehende Satzscheiben als Schleifwerkzeug verwendet

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werden, wodurch eine hohe Produktivität in der Mittel- und Großserie möglich ist. Die Maschine kann auch als Hochgeschwindigkeitsschälschleifmaschine eingesetzt werden, indem ein universelles Werkzeug in Form einer schmalen CBN-Schleifscheibe verwendet wird. Damit kann eine schnelle Umrüstung auf neue Werkstücke einfach bewerkstelligt werden.

Als weitere Kombination kann neben einer Schleifscheibe ein Drehwerkzeug eingesetzt werden, wobei besonders harte Schneidwerkstoffe verwendet werden. Eine Drehoperation vor dem Schleifen gewährleistet ein exaktes Aufmaß zum Schleifen und damit eine kürzere Schleifzeit bei geringerem Verschleiß der Schleifscheibe. Der große Vorteil einer solchen Bearbeitungsmaschine liegt auch darin, daß ein gehärtetes Werkstück zuerst bis auf ein geringes Aufmaß abgedreht und dann die Restschicht durch Schleifen abgetragen werden kann. Da beide Bearbeitungsschritte in einer Aufspannung erfolgen, entfällt ein zeitraubendes Umspannen und Bearbeiten auf einer zweiten Maschine. Außerdem ist es dadurch möglich, gehärtete Werkstücke mit hoher Oberflächenqualität und hoher Maßgenauigkeit zu bearbeiten, da der Schleifvorgang nur für das Abtragen einer geringen Schichtstärke eingesetzt wird. Der Drehvorgang wird also so durchgeführt, daß nur eine geringe Restschicht verbleibt. Daran anschließend wird das entsprechende Schleifwerkzeug in Eingriff mit dem Werkstück gebracht und die verbleibende Restschicht durch Schleifen abgetragen. Das Schleifen erfolgt dabei vorzugsweise mit geringerer Drehzahl der Arbeitsspindel als der Drehvorgang.

Bezugszeichenliste

	1	Maschinenständer
	2	Vorderwand von 1
5	3	Rückwand von 1
	4	Seitenwand von 1
	5	Seitenwand von 1
	6	Schleifvorrichtung
	7	Schleifspindelstock
10	8	Werkstückhaltevorrichtung
	9	Werkstückspindelstock
	10	Reitstock
	11	Futter
	12	Werkstück
15	13	Kreuzschlitten
	14	Schiene
	15	Schiene
	16	Antrieb
	17	Antrieb
20	18	Seite von 6
	19	Seite von 6
	20	Schleifscheibe
	21	Schleifscheibe
	22	Profilschleifscheibe
25	23	Schälschleifscheibe
	24	Schälschleifscheibe
	25	Schaltschrank
	26	Kühlmitteltank
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27 Abrichtvorrichtung

I Schwenkachse von

II Spindelachse von 9

III Spindeldrehachse von X Vertikalachse

Z Horizontalachse

Claims

1. Werkzeugmaschine zum Schleifen von Werkstücken (12), insbesondere Rundschleifmaschine zum Rundschleifen von Wellenteilen, mit einer mindestens eine Schleifvorrichtung (6), insbesondere eine Schleifspindeleinheit, umfassenden Bearbeitungsstation und einer der Schleifvorrichtung (6) zugeordneten Werkstückhaltevorrichtung (8), insbesondere Werkstückspindeleinheit mit horizontaler Spindelachse (II) zur Rotation eines darin gehaltenen Werkstücks, bei welcher die Werkstückhaltevorrichtung (8) und die Schleifvorrichtung (6) gegeneinander beweglich sind, um das Werkstück (12) mit der Schleifvorrichtung (6) in Bearbeitungseingriff zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) zwischen der Bearbeitungsstation und einer Werkstückaufnahmestation verfahrbar ausgebildet ist und daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) derart ausgebildet ist, daß die Werkstücke (12) in der Werkstückaufnahmestation durch die Werkstückhaltevorrichtung (8) von einer Werkstückvorhalteposition selbsttätig aufnehmbar sind.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) zur Aufnahme eines Werkstückes (12) in mindestens zwei, insbesondere zueinander senkrechten Richtungen (X, Z) verfahrbar ausgebildet ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) zusätzlich zwischen der Bearbeitungsstation und einer Werkstückablagestation verfahrbar ausgebildet ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) derart ausgebildet ist, daß die Werkstücke (12) in der Werkstückablagestation durch die Werkstückhaltevorrichtung (8) in eine Werkstückablageposition selbsttätig ablegbar sind.

5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) auf Schlitten, insbesondere Kreuzschlitten (13) angeordnet ist.

6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur numerischen Steuerung der Verfahrstrecke der Werkstückhaltevorrichtung vorgesehen sind.

7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) und die Schleifvorrichtung (6) an einem Maschinenständer (1) angeordnet sind.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (8) und die Schleifvorrichtung (6) an einer vertikalen Wand (2) des Maschinenständers (1) angeordnet sind.

9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifvorrichtung (6) unterhalb der Bearbeitungsposition der Werkstücke (12) angeordnet ist.

10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Werkstücken (12) von oberhalb der Bearbeitungsstation her erfolgt.

11. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückspindeleinheit (8) neben einem Werkstückspindelstock (9) einen zugeordneten Reitstock (10) aufweist, der zusammen mit dem Werkstückspindelstock (9) insbesondere als eine Einheit auf Schlitten (13) angeordnet ist, wobei Werkstückspindelstock (9) und Reitstock (10) gegeneinander verfahrbar ausgebildet sind.

12. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifvorrichtung (6) zwei alternativ einsetzbare Bearbeitungswerkzeuge (20, 21) aufweist.

13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifvorrichtung (6) zum wahlweisen Einsatz der beiden Bearbeitungswerkzeuge (20, 21) um eine insbesondere horizontale Achse (I) schwenkbar ausgebildet ist.

14. Werkzeugmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifvorrichtung (6) neben einem Schleifwerkzeug (20) ein Drehwerkzeug aufweist.