DE20301307U1

DE20301307U1 - Schleif- und Fräswerkzeug

Info

Publication number: DE20301307U1
Application number: DE20301307U
Authority: DE
Original assignee: ELARGO ENGINEERING GmbH
Current assignee: ELARGO ENGINEERING GmbH
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2013-01-30

Description

Schleif- und Fräswerkzeug

Die Erfindung betrifft ein Schleif- oder Fräswerkzeug für Schleif- oder Fräsmaschinen zum Abstärken von Beton und Natursteinen bestehend aus einem zylindrischen Segment einer Diamantkörnung und einem Fräsring, wobei das Diamantsegment in axialer Richtung mit einer Schraube auf dem Fräsring befestigt ist.

Schleif- und Fräswerkzeuge dieser Art werden zur Oberflächenbearbeitung von Natursteinen, wie beispielsweise Marmor und Granit, oder zur Oberflächenbearbeitung von Beton eingesetzt. Bei der Bearbeitung wird das auf einem Werktisch fixierte Werkstück unter dem mit Werkzeugen bestückten rotierenden Fräsring entlanggeführt. Der Fräsring ist über eine Antriebswelle mit dem Motor der Schleif- und Fräsmaschine verbunden. Der Materialabtrag wird erreicht, indem der Abstand des Werkstücks zu den rotierenden Werkzeugen mindestens soweit reduziert wird, dass ein Anpressdruck entsteht.

Nach dem Stand der Technik werden als Werkzeuge für diese Fräs- und Schleifmaschinen sogenannte Diamantkörnungen eingesetzt. Dieser Werkstoff besteht aus in Metall gesinterten Diamanten und wird deshalb auch als Diamantmetall bezeichnet. Die im Metall gebundenen Diamanten erhöhen die Abriebsfestigkeit des Werkzeuges beim Schleifen von Stein und Beton enorm. Je nach Bearbeitungsstadium werden verschiedene Diamantkörnungen eingesetzt, wobei die Bearbeitung mit einer relativ groben Körnung beginnt.

Bei den gebräuchlicherweise in Fräs- und Schleifmaschinen eingesetzten Diamantmetallen ist die Ausrichtung der Diamanten nicht festgelegt. Ihre Ausrichtung ergibt sich aus der zufällig eingenomme-

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nen Lage im abkühlenden Werkstoff nach Abschluß des Sintervorgangs. Allerdings ist damit das Potential metallgebundener Diamanten zur Erhöhung der Abriebfestigkeit nicht voll genutzt. So zeigen z. B. diamantbesetzte Sägeblätter eine zusätzlich erhöhte Schneidfestigkeit, wenn die auf den Sägezähnen aufgebrachten Diamanten unter Berücksichtigung ihrer Kristallkanten ausgerichtet sind. Durch die Weiterentwicklung der Herstellungsbedingungen von Diamantmetallen ist es gelungen, eine Ausrichtung der Diamanten zu erreichen. Aufgrund der Vorzugsrichtung der metallgebundenen Diamanten wird die Abriebsfestigkeit des Werkstoffs zusätzlich erhöht. Die Verwendung dieses verbesserten Werkstoffs in Zusammenhang mit den hier beschriebenen Fräs- und Schleifmaschinen ist jedoch nur sinnvoll, wenn die Vorzugsrichtung der Diamanten bei der Montage des Werkzeugs am Fräsring berücksichtigt werden kann.

Nach dem Stand der Technik erfolgt die Befestigung der Schleif- und Fräswerkzeuge entweder direkt am Fräsring über eine Schweiß-, Sinter- oder Lötverbindung oder aber indirekt auf dem Kopf einer Metallschraube, die in vorgefertigten Gewinden im Fräsring verschraubt werden. Die direkte Befestigung hat den großen Nachteil, dass der Austausch der Schleif- und Fräswerkzeuge einen Ausbau des gesamten Fräsrings erfordert. Die damit verbundenen Ausfallzeiten der Maschine verursachen hohe Kosten. Werden die Diamantsegmente indirekt nach Verbindung mit Metallschrauben am Fräsring befestigt, so ist der Ausbau des Fräsrings zum Austausch der Werkzeuge nicht erforderlich.

Die Verwendung von fest mit dem Diamantsegment verbundenen Metallschrauben als Befestigungselement hat jedoch den gravierenden Nachteil, dass das Diamantsegment nicht nach einer bestimmten Vorzugsrichtung befestigt werden kann. Die Verbindung mittels

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Gewindeschraube dieser Art ist nur dann stabil, wenn die Schraube vollständig festgezogen wird. Da zur Abdichtung des Gewindes im Fräsring in der Regel ein Dichtring zwischen Schraube und Fräsring eingebracht wird, ist die endgültige Position der festgezogenen Schraube nicht vorgegeben und ist damit nicht für alle Diamantsegmente einheitlich.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine neue Befestigungstechnik für Diamantwerkzeuge zu entwickeln, welche die Ausrichtung des Diamantsegments entsprechend seiner Vorzugsrichtung bei der Befestigung am Fräsring erlaubt, ohne das dieser ausgebaut werden muss.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ausgehend von einem gattungsgemäßen Schleifgerät dadurch gelöst, dass das Diamantsegment ein Hohlzylinder ist und dieser Hohlzylinder auf einer Stirnseite mit einer mittig durchbohrten Metallscheibe verbunden ist und die Metallscheibe von einer Schraube lose durchgriffen und mittels derselben in axialer Richtung am Fräsring lösbar befestigt ist, wobei der Durchmesser des Schraubenkopfs größer als die Bohrung in der Metallscheibe und zugleich kleiner als der Innendurchmesser des Hohlzylinders ist.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht in der freien Drehbarkeit des Diamantsegments zur Feinjustierung während der Montage, die durch die endgültige Positionierung des Werkzeugs mittels Verschraubung am Fräsring abgeschlossen wird. Die Gestaltung des Diamantsegmentes als Hohlzylinder in Verbindung mit der mittig durchbohrten Metallscheibe erlaubt die feinjustierte Ausrichtung des Diamantsegmentes entsprechend der Vorzugsrichtung der metallgebundenen Diamanten während der Montage. Mit dem abschließenden Festziehen der Schraube wird die Ausrichtung des Werkzeugs in

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Drehrichtung des Fräsrings endgültig festgelegt. Gleichzeitig erlaubt die lösbare Schraubenverbindung den schnellen Austausch des Werkzeugs, ohne dass der komplette Fräsring ausgebaut werden muss. Die mit dem Austausch der Schleifkörper verbunden Ausfallszeiten werden dadurch kurz gehalten. Von Vorteil ist weiterhin, dass die Kombination Diamantsegment/Metallscheibe nach Herausnahme der Schraube durch Kleben, Sintern oder Löten am Fräsring befestigt werden kann.

Die in der bevorzugten Ausführungsform eingesetzte Diamantkörnung ist ein Diamantmetall, das durch die Vorzugsrichtung der Diamanten charakterisiert ist. Die durch den Sintervorgang erreichte Vorzugsrichtung ist der Grund für die höhere Abriebfestigkeit des Werkstoffes. Dieser Materialvorzug erlaubt den Einsatz von Diamantsegmenten mit Hohlzylinderform, welche wiederum die mit der erfindungsgemäßen Befestigungstechnik verbundene Justierbarkeit des Werkzeugs während der Montage ermöglicht.

Die Ausrichtung des einzelnen Werkzeuges erfolgt so, dass die Vorzugsrichtung des Hohlzylinders in Drehrichtung des Fräsrings zeigt und so bei minimalem Werkzeugverschleiß einen maximalen Materialabtrag erlaubt. Natürlich erlaubt die erfindungsgemäße Befestigungstechnik auch die Montage von Werkzeugen aus Diamantmetall mit Hohlzylinderform ohne Vorzugsrichtung der Diamanten. Allerdings ist die Haltbarkeit eines Werkzeugs aus diesem Material in Hohlzylinderform im Vergleich zum Werkzeug, das einen Vollzylinder als Diamantsegment trägt, deutlich geringer.

In einer besonders zweckmäßigen Form weist das Diamantwerkzeug auf der dem Werkstück zugewandten Stirnseite an der äußeren Berandung abgerundete Konturen auf. Diese Ausführung berücksich-

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tigt, dass es bei der Wiederinbetriebnahme einer Schleifmaschine mit neuen Diamantwerkzeugen häufig zu Problemen kommt, weil sich die einzelnen Schleifkörper in ihrer Höhe geringfügig voneinander unterscheiden. Diese Abweichungen wirken sich besonders stark bei der Bearbeitung kleiner Werkstücke aus. Ein optimales Schleifergebnis ist dann gewährleistet, wenn die Schleifkörper in vollem Kontakt mit dem Werkstück stehen. In der Regel ist diese Voraussetzung erst nach dem Einschleifen der Schleifkörper erfüllt. Die an der äußeren Berandung abgerundeten Diamantsegmente erlauben aufgrund der dünneren Materialstärke einen beschleunigt verlaufenden Einschleifprozeß. Aufgrund der abgerundeten Kontur nimmt die mit dem Werkstück in Kontakt tretende Oberfläche während des Einschleifvorgangs kontinuierlich zu. Sobald die abgerundete äußere Berandung des Diamantsegmentes abgeschliffen ist, weisen alle Schleifkörper exakt die gleiche Tiefe auf und zeigen die durch die Geometrie des Schleifkörpers gegebene maximale Abriebfläche.

Die Schleifwerkzeuge sind auf dem Fräsring so verteilt, dass sie untereinander den gleichen Abstand aufweisen. Dadurch wird erreicht, dass der Anpressdruck der Werkzeuge auf das zu bearbeitende Stein- oder Betonmaterial gleich ist, eine wichtige Voraussetzung für die gleichmäßige und unwuchtfreie Bearbeitung des Werkstücks.

In der Standardausführung weist die mit dem Diamantsegment verbundene Metallscheibe im Vergleich zum Diamantsegment den gleichen oder einen leicht größeren Außendurchmesser auf. Dadurch ist die Auflage- und Kontaktfläche zwischen den beiden durch Schweiß- und/oder Sinter- und/oder Lötverbindung verbundenen Werkzeugbestandteile maximal. Die Metallscheibe hat zusätzliche Schutzfunktion. Sie verhindert, dass der Fräsring beschädigt wird, wenn bei voll-

ständiger Abnutzung der Diamantsegmente durch Unachtsamkeit die Maschine zu spät abgeschaltet wird.

In einer alternativen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Werkzeug an der Metallscheibe durch eine Schweiß- und/oder Sinter- und/oder Lötverbindung direkt am Fräsring befestigt werden. Diese Alternative steht insbesondere dann offen, wenn das verwendete Diamantmetall keine Vorzugsrichtung aufweist und daher auf die Feinjustierung und Befestigung mittels Metallschraube verzichtet werden kann.

Die zur Befestigung des Werkzeugs verwendeten Schrauben können sowohl mit Imbus-Köpfen als auch Sechskant-Köpfen ausgestattet sein. Falls Schrauben mit Sechskant-Köpfen verwendet werden, muss der Innendurchmesser des Diamantsegmentes so bemessen sein, dass die Schrauben durch einen Steckschlüssel zugänglich sind.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Werkzeuge bei einem in Blickrichtung auf die Motorachse rechtsdrehenden Fräsring durch mit einem Rechtsgewinde versehene Schrauben befestigt werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Schrauben bei einer Rotation des Fräsrings mit einem in Festziehrichtung wirkenden, rechtsdrehenden Drehmoment beeinflusst werden, da sich der radial äußere Teil des Schleifkörpers mit einer höheren Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Werkstück bewegt und auf ihn daher eine stärkere Kraft als auf den radial inneren Teil des Schleifkörpers wirkt. Damit ist es sehr unwahrscheinlich, dass sich die Schleifkörper während des Betriebs lösen.
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Zur Optimierung des Schleifergebnisses wird über die Drehachse am Fräsring Kühlwasser zugeführt. Der in Anwesenheit des Wassers entstehende Abriebschlamm bedarf jedoch besonderer Berücksichtigung. Sinnvollerweise wird deshalb der durch den Hohlzylinder gebildete Innenraum des Werkzeugs nach Abschluss der Montage mit einem Füllmaterial wie z. B. Wachs oder Silikon ausgefüllt. Dadurch wird verhindert, dass der mit Kühlwasser vermengte Materialabrieb den Innenraum des Hohlzylinders auffüllt und dadurch die Schrauben unzugänglich macht. Zur Herstellung des Zuganges ist das Füllmaterial zu entfernen.

Um die in den Fräsring geschnittenen Schraubengewinde vor Wasser, Wasserdämpfen und Abriebschlamm zu schützen, wird im Fräsring die Anbringung des Schraubengewindes in einem Sackloch empfohlen. Zwischen Schraubenkopf und Fräsring kann ein Dichtring angebracht werden, der es verhindert, dass Wasserdampf in das allseitig abgedichtete Gewinde eindringt. Dadurch ist die bleibende und leichte Lösbarkeit der Schrauben gewährleistet.

Im folgenden wird die Erfindung durch eine Zeichnung, die eine von mehreren möglichen Ausbildungsbeispielen darstellt, erläutert. In schematischer Darstellung zeigt die Zeichnung in

Figur 1: einen Ausschnitt des mit Schleifwerkzeugen

versehenen Fräsrings
Figur 2: einen einzelnen Schleifkörper

Figur 1 zeigt einen Abschnitt des Fräsrings 1, teilweise in Querschnittsdarstellung, und im übrigen in perspektivischer Ansicht. Der Fräsring 1 weist axial angeordnete, untereinander äquidistante, mit jeweils gleichem Abstand zur Motorachse angeordnete Sacklöeher 5 auf, die zur Befestigung der mit einem Metallring 3 verbundenen Schleifkörper 2. Die äquidistante Anordnung der Werkzeuge erlaubt eine unwuchtfreie Rotation des Fräsrings und damit ein gleichmäßiges Abtragen der Beton- oder Natursteinoberfläche. Die aus Diamantsegmente 2 und Metallring 3 bestehenden Schleifkörper werden in axialer Richtung durch Schrauben 4 in axialer Richtung am Fräsring 1 befestigt. Vor dem Festziehen der den Metallring 3 lose durchgreifenden Schraube 4 wird das Diamantwerkzeug entsprechend seiner Vorzugsrichtung in Drehrichtung des Fräsrings 1 ausgerichtet. Im dargestellten Beispiel weisen die Schrauben 4 ein Rechtsgewinde auf, daher bietet sich ein, in Blickrichtung der Zeichnung von oben betrachtet, rechtsdrehender Antrieb des Fräsrings 1 an, da in diesem Fall auf die Schrauben ein sich festziehendes Drehmoment wirkt.

Da eine Wasserkühlung der Diamantsegmente 2 erforderlich ist, entsteht zu Korrosion führender Wasserdampf, der durch einen zwischen Fräsring 1 und Metallring 3 angeordneten Dichtring 6 am Eindringen in das Gewinde 5 gehindert wird. Eine an der Innenseite des Fräsrings 1 angebrachte Fräsung 7 ermöglicht die Befestigung an einer mit einem Motorflansch verbundenen Antriebswelle.

In Figur 2 ist ein Schleifkörper in Einzeldarstellung wiedergegeben. Man erkennt die hohlzylindrische Form des Diamantsegmentes 2, die an ihrem oberen Ende nach außen zu abgerundet ist. Die im Inneren des Diamantsegments koaxial verlaufende Öffnung wird von einer

Schraube 4 durchgriffen, die der lösbaren Befestigung in einem Sackloch 5 des Fräsrings 1 dient. Das Diamantsegment 2 ist auf einem Metallring 3 in eine der üblichen Weisen befestigt. Deren zentrale Öffnung besitzt eine lichte Weite, die einerseits größer ist als der Durchmesser des Schraubenschaftes und andererseits kleiner als der des Schraubenkopfes.

Claims

1. Schleif- oder Fräswerkzeug für Schleif- oder Fräsmaschinen zum Abstärken von Beton und Natursteinen bestehend aus

- einem zylindrischen Segment einer Diamantkörnung und

- einem Fräsring, wobei

- das Diamantsegment in axialer Richtung mit einer Schraube auf dem Fräsring befestigt ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

- das Diamantsegment ein Hohlzylinder ist und

- dieser Hohlzylinder auf einer Stirnseite mit einer mittig durchbohrten Metallscheibe verbunden ist und

- die Metallscheibe von einer Schraube lose durchgriffen und mittels derselben in axialer Richtung am Fräsring lösbar befestigt ist, wobei

- der Durchmesser des Schraubenkopfs größer als die Bohrung in der Metallscheibe und zugleich kleiner als der Innendurchmesser des Hohlzylinders ist.

2. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Diamantkörnung ein Diamantmetall ist, das aus in Metall gesinterten Diamanten besteht.

3. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Diamantkörnung enthaltenen Diamanten eine Vorzugsrichtung aufweisen.

4. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das am Fräsring befestigte Diamantsegment, entsprechend der Vorzugsrichtung der gebundenen Diamanten, in Drehrichtung des Fräsrings ausgerichtet ist.

5. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Werkstück zugewandte Stirnseite eines unbenutzten Diamantsegmentes an der äußeren Berandung abgerundete Konturen aufweist.

6. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantsegmente in gleichem Abstand von der Antriebswelle und untereinander äquidistant angeordnet sind.

7. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Schweiß- und/oder Sinter- und/oder Lötverbindung zwischen dem Diamantsegment und der Metallscheibe.

8. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Diamantsegment 1 verbundene Metallscheibe im Vergleich zum Diamantsegment den gleichen oder einen leicht größeren Außendurchmesser aufweist.

9. Schleif- und Fräswerkzeug nach Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube Imbus-Köpfe oder Sechskant-Köpfe aufweist.

10. Schleif- und Fräswerkzeug nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräsring in Blickrichtung auf die Motorachse rechtsdrehend ist und dass die Schrauben ein Rechtsgewinde aufweisen.

11. Schleif- und Fräswerkzeug nach Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Hohlzylinder gebildete Innenraum des Werkzeugs nach dem Festziehen der Schraube mit einer Füllmasse ausgefüllt ist.

12. Schleif- und Fräswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Metallring und dem Fräsring ein Dichtring angeordnet ist.