-
Die Erfindung betrifft ein Zerspanungswerkzeug und ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung eines rotierenden Werkstücks mit einem solchen Zerspanungswerkzeug sowie ein Bearbeitungskopf für ein solches Zerspanungswerkzeug.
-
Aus der
DE 199 12 979 C1 ist ein Zerspanungswerkzeug für eine spanabhebende Bearbeitung eines rotierenden Werkstücks, wie beispielsweise einer Bremsscheibe, bekannt. Dieses Zerspanungswerkzeug umfasst einen Werkzeuggrundkörper, an dem zumindest ein Bearbeitungskopf vorgesehen ist. Der Bearbeitungskopf nimmt mit einem Halter eine Schneide auf, die zu einem Arbeitsraum weist, in dem das rotierende Werkzeug zur Zerspanung vorgesehen ist.
-
Aus der
DE 10 2017 126 931 A1 ist eine Werkzeuganordnung mit einem Schneidkörper sowie ein Verfahren zum Kühlen des Schneidkörpers bekannt. Bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen, dass durch einen Fluidstrom, der durch einen Kanal innerhalb des Schneidkörpers zugeführt wird, eine Minimalmengenschmierung bzw. eine Minimalmengenkühlung des Schneidkörpers ermöglicht ist.
-
Aus der
JP H08-118 104 A ist des Weiteren ein Zerspanungswerkzeug bekannt, welches einen diamantgesinterten Schneidkörper umfasst. Der Schneide nachfolgend sind separate Düsen zwischen der Schneide und der bearbeiteten Oberfläche vorgesehen, um eine Kühlflüssigkeit aufzubringen und Späne abzutragen.
-
Aus der
JP H06-31 502 A ist des Weiteren ein Zerspanungswerkzeug bekannt, welches die Zuführung einer Kühlflüssigkeit durch einen Zuführkanal in einem Bearbeitungskopf vorsieht, wobei am Ende des Zuführkanals und entfernt zur Schneide ein düsenförmiger Einsatz mit einer 90°-Umlenkung vorgesehen ist, durch welchen die Kühlflüssigkeit in Richtung auf die Schneide zugeführt wird, um die Späne von dem Schneidenort abzuspülen.
-
Aus der
DE 10 2011 108 098 A1 ist ein Bearbeitungswerkzeug mit einer Wirkzone in einer Kontaktzone mit einem Werkstück bekannt, welches derart beschaffen ist, dass in gezielter Weise in die Schneide integriert ein fluides oder gasförmiges Wirkmedium direkt in die Kontaktzone zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und dem Werkstück zugeleitet wird. Als fluides oder gasförmiges Medium kann Luft, Gas, insbesondere reaktives Gas, inertes Gas oder Schutzgas, Schmiermittel oder Kühlmittel ggfs. mit Feststoffpartikeln oder einer Kombination hiervon zugeführt werden.
-
Aus der
FR 3 034 696 A1 ist ein Zerspanungswerkzeug bekannt, bei welchem eine Schneide mit einer Spannpratze an einem Halter fixiert ist. Der Halter umfasst eine Zuführleitung, um eine Kühlflüssigkeit zum einen über den Halter in Richtung Schneide und zum anderen über die Spannpratze in Richtung Schneide durch Sprühen zuzuführen.
-
Die
FR 80 896 E offenbart ein Zerspanungswerkzeug mit einem Halter, an dem eine Schneide mit einer Spannpratze befestigt ist. Außerhalb des Halters sind Zuführleitungen vorgesehen, um ein Kühlmedium in Richtung auf die Schneide zu sprühen.
-
Aus der
DE 10 2008 058 452 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Oberfläche bekannt, die eine für das Auftragen von Material durch thermisches Spritzen geeignete Oberflächenstruktur aufweist. Dabei wird eine Rillenstruktur in einer Substratoberfläche hergestellt. Diese Rillenstruktur umfasst eine Basisrille, welche in der Weise bearbeitet wird, dass zumindest auf einer Seite bzw. einer Flanke der in das Substrat eingearbeiteten Basisrille eine Hinterschneidung gebildet ist. Darauffolgend wird diese Basisrille weiter spanabhebend oder spanlos bearbeitet, wobei die Bearbeitung trocken, insbesondere mit Minimalmengenschmierung, oder nass erfolgt, wobei die Bearbeitung sowohl mit bi-, feststoff-, als auch wasserhaltigen Kühl-/Schmierstoffen durchgeführt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt wird eine Beschichtung durch ein thermisches Spritzen auf diese bearbeitete Substratoberfläche aufgetragen.
-
Aufgrund dem steigenden Interesse für die Nachhaltigkeit und dem voranschreitenden Klimawandel stehen die Einsparung von Energieaufwendungen und die Reduzierung von Emission im Vordergrund. Bei einem Betrieb eines Bremssystems bestehend aus Bremsbelag und Bremsscheibe, einem sogenannten Tribosystem, kommt es zu Partikelemissionen aus dem Bremsbetrieb. Zudem kommt es zum Verschleiß bei Bremsscheiben. Aufgrund des gestiegenen Umwelt- und Gesundheitsbewusstseins ist eine Reduzierung von Feinstaubemission auf allen Gebieten angestrebt, insbesondere auch ein verringerter Abrieb durch solche stationären Tribosysteme.
-
Bei Bremssystemen haben sich bereits verschleiß- und korrosionsbeanspruchte Teile mit diversen Beschichtungskonzepten etabliert. Es können bereits Werkstoffe mit einem höheren Abrasionsverschleiß eingesetzt werden, wie beispielsweise Hartstoffpartikel-verstärkte Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe (Aluminiummatrix-Composits, AMC). Diese AMC-Verbundwerkstoffe bedürfen einer speziellen Bearbeitung, um auf der Oberfläche des bearbeiteten Verbundwerkstoffes einen Tribofilm zu generieren, durch welchen der Verschleiß und somit die Partikelemission verringert wird. Diese Zielsetzung zur Partikelemission gilt nicht nur für Bremssysteme, sondern auch für weitere Tribosysteme.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zerspanungswerkzeug sowie ein Verfahren für eine spanabhebende Bearbeitung eines rotierenden Werkstücks sowie einen Bearbeitungskopf für ein solches Zerspanungswerkzeug vorzuschlagen, so dass nach der spanabhebenden Bearbeitung eine Konditionierung der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks ermöglicht wird.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Zerspanungswerkzeug für eine spanabhebende Bearbeitung eines rotierenden Werkstücks gemäß Patentanspruch 1 gelöst, bei welchem an einem Werkzeuggrundkörper zumindest ein Bearbeitungskopf vorgesehen ist, welcher mit einem Halter eine Schneide aufnimmt und die Schneide zu einem Arbeitsraum für das zu bearbeitende Werkstück ausgerichtet ist und der Schneide in Zerspanungsrichtung gesehen nachfolgend eine Materialzuführung für einen auf die durch die Schneide bearbeitete Oberfläche des Werkstücks aufzubringenden Konditionierwerkstoff vorgesehen ist. Die Zuführöffnung der Materialzuführung ist an einer Freifläche der Schneide angrenzend vorgesehen. Durch diese der Schneide nachfolgend zugeordnete Materialzuführung wird der Abstand zwischen der Zerspanungsstelle und der Zuführung des Konditionierwerkstoffes auf ein Minimum reduziert, so dass innerhalb eines kurzen Zeitraums nach der Zerspanung auf die bearbeitete Oberfläche des Werkstoffs der Konditionierwerkstoff aufgetragen und die Oberfläche geschlossen wird. Dadurch kann einer möglichen Reaktion der bearbeiteten Oberfläche mit der Umgebung weitgehend oder vollständig verhindert werden. Zudem kann durch das Aufbringen des Konditionierwerkstoffes ein Tribofilm für eine Verschleißreduktion an der Oberfläche des Werkstückes aufgebracht werden. Gleichzeitig kann dadurch auch eine Erhöhung der Lebensdauer von solchen Werkstücken, insbesondere bei Tribosystemen, wie beispielsweise Bremsscheiben und Bremsbelag, ermöglicht sein.
-
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass an dem Bearbeitungskopf oder benachbart zum Bearbeitungskopf die Materialführung vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine Anpassung der Materialzuführung an die zu bearbeitenden Werkstücke und/oder an den zuzuführenden Konditionierwerkstoff.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass an oder in dem Halter des Bearbeitungswerkzeuges die Materialzuführung vorgesehen ist. Dadurch kann eine kompakte Bauweise des Bearbeitungskopfes ermöglicht sein.
-
Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Zuführöffnung der Materialzuführung in einer Stirnfläche des Halters liegt, welche zum Arbeitsraum weist und welche vorzugsweise sich in einem Freiwinkel erstreckt, der dem der Schneide entspricht oder größer ist. Dadurch kann eine Zuführung des Konditionierwerkstoffes nahe zur Zerspanungsstelle des Werkstücks ermöglicht sein.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Zuführöffnung der Materialzuführung an einer Freifläche der Schneide angrenzend vorgesehen ist. Dadurch wird der Abstand zwischen der Zerspanungsstelle und der Zuführung des Konditionierwerkstoffes auf ein Minimum reduziert. Die Materialzuführung ist bevorzugt als eine Bohrung in dem Halter ausgebildet, welche der Zuführöffnung gegenüberliegend eine Öffnung zum Bestücken des Konditionierwerkstoffes aufweist. Dadurch kann der Konditionierwerkstoff zum einen einfach an dem Halter bestückt werden, zum anderen kann die Zuführung des Konditionierwerkstoffes unmittelbar benachbart zum Bearbeitungsort bzw. der Zerspanungsstelle des Werkzeuges erfolgen.
-
An dem Halter des Bearbeitungskopfs ist bevorzugt der Schneide gegenüberliegend eine Ausgabevorrichtung vorgesehen, durch welche der Konditionierwerkstoff durch die Materialzuführung in Richtung auf den Arbeitsraum herausführbar ist. Dies ermöglicht die Zuführung des Konditionierwerkstoffes in einer kompakten Bauweise durch die an oder im Halter vorgesehene Materialzuführung.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ausgabevorrichtung getrennt zum Halter des Bearbeitungskopfes vorgesehen und zum Arbeitsraum positionierbar ist. Bei dieser Ausführungsform umfasst die Ausgabevorrichtung die Materialzuführung mit einer Zuführöffnung, durch welche der Konditionierwerkstoff auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes zuführbar ist oder ausgegeben wird. Die Ausgabevorrichtung kann gemäß der alternativen Ausführungsform als getrennte Baugruppe zum Bearbeitungskopf ausgebildet und getrennt vom Bearbeitungskopf zum zu bearbeitenden Werkstück positionierbar sein.
-
Vorteilhafterweise ist die Ausgabevorrichtung an dem Halter lösbar befestigt. Zum einen kann dadurch ein leichtes Einsetzen des Konditionierwerkstoffes in den Halter ermöglicht sein. Zum andern können verschiedene Ausgabevorrichtungen in Abhängigkeit des Konditionierwerkstoffes vorgesehen sein, um beispielsweise die Vorschubgeschwindigkeit und/oder die Vorschubkraft entsprechend anzusteuern. Auch kann die Ausgabevorrichtung fest am Halter vorgesehen, insbesondere fest angelötet, sein.
-
Die Ausgabevorrichtung weist bevorzugt zumindest einen dem Halter gegenüberliegenden Anschluss zur Ansteuerung der Ausgabevorrichtung auf. Dadurch wird ermöglicht, dass die an einer Bearbeitungsmaschine bereitgestellten Medienversorgung an die Ausgabevorrichtung anschließbar ist.
-
Die Ausgabevorrichtung umfasst einen mit Druck beaufschlagbaren Stempel, durch welchen der Konditionierwerkstoff durch die Zuführöffnung der Materialzuführung herausführbar ist. Beispielsweise ist durch eine Beaufschlagung mit Druckluft oder einer Hydraulik eine einfache Ansteuerung der Ausgabevorrichtung ermöglicht.
-
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Konditionierwerkstoff stift- oder stabförmig oder als Profilkörper ausgebildet und in die als Bohrung ausgebildete Materialzuführung einsetzbar ist. Auch kann der Konditionierwerkstoff als Reibbelag, insbesondere plattenförmig oder rechteckförmig, ausgebildet sein. Der Stempel der Ausgabevorrichtung kann ebenso einen Stößel oder Stift aufweisen, der an dem Konditionierwerkstoff angreift, um diesen durch die Bohrung der Materialzuführung hindurch zu fördern.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Zerspanungswerkzeugs ist vorgesehen, dass eine Zuführöffnung der Materialzuführung für den Konditionierwerkstoff zum Arbeitsraum weisend ausgerichtet ist und vorzugsweise in einem Winkel von 90° oder in einem Winkel von kleiner 90° zum Arbeitsraum ausgerichtet ist. Zum einen kann eine Abstützung des Konditionierwerkstoffes durch den Halter bis unmittelbar in den Arbeitsraum erfolgen. Zum anderen kann bei der bevorzugten Ausgestaltung der Zuführöffnung in einem spitzen Winkel zum Arbeitsraum ermöglicht sein, dass die Querschnittsfläche zum Aufbringen des Konditionierwerkstoffes vergrößert wird.
-
An dem Werkzeuggrundkörper sind bevorzugt zwei einander gegenüberliegende Bearbeitungsköpfe vorgesehen, zwischen denen ein spaltförmiger Arbeitsraum gebildet ist. Dadurch können zwei einander gegenüberliegende Oberflächen des Werkstücks gleichzeitig bearbeitet werden.
-
Vorteilhafterweise ist zumindest ein Bearbeitungskopf an dem Werkzeuggrundkörper zur Einstellung der Breite des Arbeitsraumes verschiebbar vorgesehen. Dadurch kann eine einfache Einstellung des Arbeitsraumes an das durch spanabhebende Bearbeitung abzunehmende Aufmaß des zugeführten Werkstückes erfolgen. Vorteilhafterweise kann die Einstellung des zumindest einen Bearbeitungskopfes bezüglich der Breite des Arbeitsraumes durch einen Antrieb vorgesehen sein. Dies kann beispielsweise durch eine manuelle Verstellschraube erfolgen, um eine Feinjustierung zu ermöglichen. Auch kann ein elektrischer, pneumatischer, elektromagnetischer und hydraulischer Antrieb vorgesehen sein.
-
Zumindest ein Bearbeitungskopf ist in der Höhe der Schneide einstellbar, insbesondere zur gegenüberliegenden Schneide einstellbar. Dadurch wird ermöglicht, dass beide Schneiden auf gleiche Spitzenhöhe einstellbar sind.
-
Die Schneide am Bearbeitungskopf ist bevorzugt zum Arbeitsraum negativ gekippt, insbesondere in einem Bereich von 1° bis 10°. Dadurch kann eine verbesserte Oberflächenqualität bei den zu bearbeitenden Werkstücken erzielt werden.
-
Des Weiteren kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Hauptschneide mit einem Winkel von 1° bis 10° zum Arbeitsraum ausgerichtet ist. Entsprechend der Auswahl des Materials der Schneide und/oder der Geometrie der Schneide und/oder des zu bearbeitenden Werkstücks kann ein vorteilhafter Einstellbereich ausgewählt werden.
-
An dem Halter des Bearbeitungskopfes ist bevorzugt eine Schneidplattenaufnahme zur auswechselbaren Anordnung von Schneidplatten, insbesondere Wendeschneidplatten, vorgesehen. Dadurch ist eine einfache Umrüstung des Zerspanungswerkzeugs an das jeweils zu bearbeitende Material ermöglicht. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Halter eine festgelötete Schneide umfasst.
-
Vorteilhafterweise ist der Halter mit einer WIPER-Schneide bestückbar. Dadurch kann gleichzeitig eine spanabhebende Bearbeitung und eine nachfolgende Glättung der bearbeiteten Werkstückoberfläche erfolgen.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung eines rotierenden Werkstücks gemäß dem Patentanspruch 17 gelöst, bei dem ein Zerspanungswerkzeug mit einem Werkzeuggrundkörper zum Einspannen in eine Bearbeitungsmaschine eingesetzt wird, welches zumindest einen am Werkzeuggrundkörper vorgesehenen Bearbeitungskopf umfasst, der mit einem Halter eine Schneide aufnimmt und zu einem Arbeitsraum für das zu bearbeitende Werkzeug ausgerichtet wird, wobei ein Konditionierwerkstoff in Zerspanungsrichtung der Schneide gesehen nachfolgend durch eine Materialzuführung unmittelbar nach der spanabhebenden Bearbeitung auf die durch die Schneide bearbeitete Oberfläche des Werkstücks aufgebracht wird. Somit kann unmittelbar aufeinanderfolgend die spanabhebende Bearbeitung und das Aufbringen eines Konditionierwerkstoffes zur Bildung eines Tribofilmes bzw. zur Konditionierung der bearbeiteten Oberfläche erfolgen. Dies ermöglicht eine Konditionierung der durch die Schneide bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks. Dadurch kann eine mit dem Konditionierwerkstoff geschlossene Oberfläche geschaffen werden.
-
Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Konditionierwerkstoff als Feststoffkörper ausgebildet ist und durch die Materialzuführung auf die zu bearbeitende Oberfläche durch Reibung aufgetragen wird. An der Oberfläche des Werkstoffes bildet der daran anliegende Konditionierwerkstoff eine Reibfläche, so dass der Konditionierwerkstoff aufgrund der Kontaktierung mit der Oberfläche und des dadurch erfolgenden Abriebes auf die Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks übertragen wird.
-
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass der Konditionierwerkstoff durch eine in dem Halter des Bearbeitungskopfes vorgesehene Materialzuführung über eine an der Stirnfläche des Halters vorgesehene Zuführöffnung dem Arbeitsraum zugeführt wird. Die Zuführöffnung ist bevorzugt an die Freifläche der Schneide an dem Halter ausgerichtet. Dadurch kann der Halter eine Doppelfunktion bilden, nämlich zum einen die Schneide aufzunehmen und zum anderen unmittelbar benachbart dazu den Konditionierwerkstoff zuführen.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein Durchmesser oder eine Querschnittsfläche des Konditionierwerkstoffes, welche als Reibfläche an der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks anliegt, gleich oder größer als ein Schneidenradius der Schneide bzw. gleich groß oder größer als die Breite einer durch die Schneidengeometrie der Schneide erzeugten Drehspur auf der Oberfläche des Werkstücks ist. Dadurch wird die durch die spanabhebende Bearbeitung hergestellte Drehspur unmittelbar darauffolgend durch den Konditionierwerkstoff geschlossen und vorzugsweise ein Film aufgetragen.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Ausgabevorrichtung für den Konditionierwerkstoff am Halter des Bearbeitungswerkstoffes angeschlossen und über eine zu Zuführöffnung am Halter der Konditionierwerkstoff ausgegeben. Diese Ausführungsform ermöglicht unmittelbar nach der Bearbeitung der Oberfläche des Werkstücks ein Konditionieren der erzeugten Drehspur durch den Konditionierwerkstoff. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Ausgabevorrichtung getrennt zum Bearbeitungskopf angeordnet und zur zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks positioniert und ausgerichtet wird. Über eine Zuführöffnung in der Ausgabevorrichtung wird der Konditionierwerkstoff auf die bearbeitete Oberfläche des Werkstücks ausgegeben.
-
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Konditionierwerkstoff stab- oder stiftförmig ausgebildet ist und durch die Matrizenführung auf die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks mit einer Ausgabevorrichtung zugeführt wird. Dadurch können Parameter für die Zuführung des Konditionierwerkstoffes eingestellt werden.
-
Der Konditionierwerkstoff wird bevorzugt durch die Ausgabevorrichtung mit einem Druck beaufschlagt, durch welchen der Konditionierwerkstoff aus der Materialzuführung herausgeführt und die Anpresskraft der Reibfläche des Konditionierwerkstoffes an der Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks beeinflusst wird. Durch diese Ausgabevorrichtung kann ein Anpressdruck des Konditionierwerkstoffs an der bearbeiteten Oberfläche eingestellt werden.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Konditionierwerkstoff durch die Ausgabevorrichtung mit einem konstanten Druck beaufschlagt wird. Dadurch können gleiche Reibverhältnisse im Auftragen des Konditionierwerkstoffes eingestellt werden.
-
Die Ausgabevorrichtung kann hydraulisch, pneumatisch, elektromagnetisch oder motorisch zur Ausgabe des Konditionierwerkstoffes angetrieben wird und der Ausgabedruck durch eine Steuerungseinrichtung einer Bearbeitungsmaschine für die Zerspanung angesteuert werden. Dies ermöglicht eine individuelle Anpassung an den Werkstoff des zu bearbeitenden Werkstücks.
-
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch einen Bearbeitungskopf für ein Zerspanungswerkzeug gemäß dem Patentanspruch 25 gelöst.
-
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmalen können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht auf ein Zerspanungswerkzeug,
- 2 eine schematische Ansicht von oben auf das Zerspanungswerkzeug gemäß 2,
- 3 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Bearbeitungskopfes des Zerspanungswerkzeuges gemäß 1 ,
- 4 eine schematische Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Bearbeitungskopfes zu 3, und
- 5 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform zu 1.
-
In 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Zerspanungswerkzeuges 11 dargestellt. Die 2 zeigt eine schematische Ansicht von oben auf das Zerspanungswerkzeug gemäß 1. Ein solches Zerspanungswerkzeug 11 umfasst einen Werkzeuggrundkörper 12, an welchem eine Schnittstelle 14 vorgesehen ist. Über diese Schnittstelle 14 kann der Werkzeuggrundkörper 12 in eine nicht näher dargestellte Bearbeitungsmaschine für zumindest eine zerspanende Bearbeitung eingespannt und/oder gehalten werden. An dem Werkzeuggrundkörper 12 ist ein erster und zweiter Bearbeitungskopf 16, 17 vorgesehen. Zwei Ausführungsbeispiele für solche Bearbeitungsköpfe 16, 17 sind in einer Schnittansicht in 3 und 4 dargestellt. Die Bearbeitungsköpfe 16, 17 sind einander gegenüberliegend vorgesehen. Zwischen den Bearbeitungsköpfen 16, 17 ist ein Arbeitsraum 18, insbesondere in der Form eines Arbeitsspaltes, gebildet. Ein zu bearbeitendes Werkstück 19, welches durch die Bearbeitungsmaschine rotierend angetrieben ist, wird durch eine Zustellbewegung in den Arbeitsraum 18 eingeführt. Dabei findet eine spanabhebende Bearbeitung statt, um beispielsweise ein Aufmaß an dem zu bearbeitenden Werkstück 19 spanabhebend abzutragen. Zwei einander gegenüberliegende Oberflächen 20 des Werkstücks 19 können gleichzeitig bearbeitet werden.
-
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Bearbeitungskopf 16 an einer L-förmigen Halterung 22 angeordnet ist. An dieser Halterung 22 ist eine Verstelleinrichtung 24 vorgesehen. Der Bearbeitungskopf 16 ist durch die Verstelleinrichtung 24 in der Höhe zum gegenüberliegenden Bearbeitungskopf 17 einstellbar. Diese Einstellvorrichtung 24 kann manuell angesteuert werden, beispielsweise durch die dargestellte Verstellschraube, durch welche eine Feinjustierung ermöglicht ist. Alternativ kann die Verstelleinrichtung 24 auch durch einen pneumatischen, hydraulischen, elektrischen, elektromagnetischen oder mechanischen Antrieb angesteuert werden. Dieser Antrieb kann durch eine Steuerungseinrichtung der Bearbeitungsmaschine angesteuert werden.
-
Der Bearbeitungskopf 17 ist beispielsweise an dem Werkzeuggrundkörper 12 aufgenommen. Zwischen dem Werkzeuggrundkörper 12 und dem Bearbeitungskopf 17 ist eine Verstelleinrichtung 26 vorgesehen. Durch diese Verstelleinrichtung 26 kann die Breite des Arbeitsraumes 18 zwischen den beiden Bearbeitungsköpfen 16, 17 eingestellt werden. Auch diese Verstelleinrichtung 26 kann manuell mittels der Verstellschraube oder durch einen Antrieb, analog dem für die Verstelleinrichtung 24, durch die Steuerungseinrichtung der Bearbeitungsmaschine angesteuert werden.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass jedem Bearbeitungskopf 16, 17 die Verstelleinrichtung 24 und/oder Verstelleinrichtung 26 zugeordnet ist.
-
Der Werkzeuggrundkörper 12 kann des Weiteren eine Zustelleinrichtung 28 umfassen. Durch diese Zustelleinrichtung 28 kann nur ein Bearbeitungskopf 16, 17 oder auch beide Bearbeitungsköpfe 16, 17 im Hinblick auf die Breite des Arbeitsraumes 18 verfahrbar angesteuert werden. Insbesondere nach der Fertigstellung der Bearbeitung des Werkstücks 19 kann durch die Zustelleinrichtung 28 ein Auseinanderfahren von zumindest einem Bearbeitungskopf 16, 17 angesteuert werden, so dass eine einfache Entnahme des bearbeiteten Werkstücks 19 aus dem Arbeitsraum 18 ermöglicht ist. Diese Zustelleinrichtung 28 kann pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, elektromagnetisch oder dergleichen vorzugsweise durch die Steuerungseinrichtung der Bearbeitungsmaschine angesteuert sein.
-
Der Bearbeitungskopf 16, 17 umfasst zumindest einen Halter 21. An jedem Halter 21 des Bearbeitungskopfes 16, 17 ist eine Schneide 31 vorgesehen. Die Positionierung und Ausrichtung der jeweiligen Schneide 31 zum Arbeitsraum 18 ist durch den Bearbeitungskopf 16, 17 und/oder den Halter 21 einstellbar.
-
Der Halter 21 weist eine zum Arbeitsraum 18 weisende Stirnfläche 36 auf, welche sich in Zerspanungsrichtung gesehen hinter der Schneide 31 befindet. Diese Stirnfläche 36 ist in einem Winkel angeordnet, welche der Freifläche der Schneide 31 entspricht oder größer ist.
-
Der Bearbeitungskopf 16, 17 umfasst bevorzugt jeweils eine Ausgabevorrichtung 38, welche lösbar an dem Halter 21 befestigt ist. Beispielsweise kann eine Schraub-, Klemm- oder Bajonettverbindung vorgesehen sein. In dem Halter 21 ist eine Materialzuführung 41 für einen Konditionierwerkstoff 42 vorgesehen. Durch die lösbare Anordnung der Ausgabevorrichtung 38 zum Halter 21 kann der Konditionierwerkstoff 42 in die Materialzuführung 41 eingesetzt werden. Bevorzugt ist die Materialzuführung 41 als eine Bohrung 43 ausgebildet. Diese durchquert den Halter 21. Eine Zuführöffnung 44 der Materialzuführung 41 ist in der Stirnfläche 36 des Halters 21 vorgesehen. Bevorzugt grenzt diese Zuführöffnung 44 unmittelbar an die Schneide 31 an. Dies geht beispielsweise aus der schematischen Schnittdarstellung des Bearbeitungskopfes 16, 17 gemäß 3 hervor.
-
Die Ausgabevorrichtung 38 umfasst einen Anschluss 46. Daran kann ein Medienanschluss der Bearbeitungsmaschine angeschlossen werden. Bevorzugt ist an dem Anschluss 46 ein Druckluftanschluss vorgesehen. In der Ausgabevorrichtung 38 ist ein mit Druck beaufschlagbarer Stempel 48 in einer Stempelführung 49 verschiebbar. Dieser Stempel 48 umfasst ein stiftförmiges Ende 51, welches in die Materialzuführung 41 eingreift und den Konditionierwerkstoff 42 durch die Materialzuführung 41 hindurchführt.
-
Der Konditionierwerkstoff 42 ist bevorzugt als Feststoffkörper ausgebildet. Beispielsweise kann dieser stiftförmig ausgebildet sein. Der Konditionierwerkstoff 42 ist im Querschnitt an die Materialzuführung 41 angepasst. Der Querschnitt der Materialzuführung 41 kann rund, mehreckig oder profiliert sein. Der Querschnitt des Konditionierwerkstücks 42 ist bevorzugt daran angepasst.
-
Die Zuführrichtung des Konditionierwerkstoffes 42 erfolgt vorzugsweise in einem Winkel von kleiner 90° zum Arbeitsraum 18 bzw. zur zu bearbeitenden Oberfläche 20 des Werkstücks 19.
-
Die Zuführöffnung 44 der Materialzuführung 41 liegt bevorzugt in Zerspanungsrichtung gesehen unmittelbar hinter der Schneidenecke der Schneide 31. Bei der spanabhebenden Bearbeitung der Oberfläche 20 des Werkstücks entsteht eine Drehspur. Die Zuführung des Konditionierwerkstoffes 42 durch die Materialzuführung 41 ist derart vorgesehen, dass der Konditionierwerkstoff 42 unmittelbar der Drehspur zugeordnet ist. Durch das Anlegen des Konditionierwerkstoffes 42 an der Oberfläche 20 des bearbeiteten Werkstücks 19, insbesondere an der Drehspur, entsteht eine Reibfläche an dem Konditionierwerkstoff 42, durch welche die Drehspur mit dem Konditionierwerkstoff 42 konditioniert wird. Aufgrund der anliegenden Reibfläche des Konditionierwerkstoffes 42 bildet sich ein Film oder Belag auf der Drehspur aus dem Konditionierwerkstoff. Dadurch kann ein Konditionierfilm oder ein Tribofilm geschaffen sein.
-
In 3 ist der Bearbeitungskopf 16, 17 gemäß den 1 und 2 vergrößert dargestellt. Der Halter 21 des Bearbeitungskopfes 16, 17 nimmt eine festgelötete Schneide 31 auf. Diese Schneiden 31 können aus einem ultraharten Schneidstoff bestehen, wie beispielsweise aus Hartmetall oder aus Schneidstoffen wie CVD-D (CVD-Dickfilm-Diamant), PKD (Polykristalliner Diamant) oder CBN (Cubisches Bohrnitrit).
-
Bevorzugt ist eine Spitzenhöhe der einander gegenüberliegenden Schneiden 31 nahezu Null oder Null ist. Des Weiteren weisen die Schneiden 31 einen Freiwinkel 32 (1) auf, der vorzugsweise zwischen 1° bis 15°, insbesondere zwischen 4° bis 10°, liegt.
-
Des Weiteren ist bevorzugt die Nebenschneide 37 in einem Winkel bis 7°, vorzugsweise 2 bis 4°, zur zu bearbeitenden Oberfläche 20 des Werkstücks 19 ausgerichtet. Die Schneiden 31 sind bevorzugt mit einem Neigungswinkel 0° zur zu bearbeitenden Oberfläche 20 des Werkstücks 19 ausgerichtet. Bei der Schneide 31 kann die Hauptschneide 34 in einem Spanwinkel, beispielsweise zwischen 1° und 10°, vorzugsweise 4° bis 6°, liegen. Die Nebenschneide 37 kann in einem Winkel 35 gemäß 2 von beispielsweise 1° bis 10°, vorzugsweise 2 bis 5°, ausgerichtet sein. Die Ausgestaltung der Schneide 31 und deren Positionierung in den Bearbeitungswinkeln zur Oberfläche 20 des Werkstücks 19 des zu bearbeitenden Werkstücks 19 steht unter anderem in Abhängigkeit des zu bearbeitenden Materials des Werkstücks, die Bearbeitungsgeschwindigkeit, der Anforderung an die Güte der Oberfläche 20 des Werkstücks 19 oder dergleichen.
-
In 4 ist eine alternative Ausführungsform des Bearbeitungskopfes 16, 17 zu 3 dargestellt. Dieser Bearbeitungskopf 16, 17 unterscheidet sich in der Ausgestaltung des Halters 21. Dieser weist eine Schneidplattenaufnahme 54 zur auswechselbaren Aufnahme einer Schneidplatte 55 auf. Diese Schneidplatten 55 können bevorzugt auch als Wendeschneidplatten ausgebildet sein, welche ebenso Schneiden bestehend aus den Schneidstoffen PKD, CBN und dem CVD-Dickfilm Diamant oder Hartmetall aufweisen können.
-
Die am Bearbeitungskopf 16, 17 vorgesehenen Schneidplatten 55 sind bevorzugt gleich zur Ausführungsform von festgelöteten Schneiden am Halter 21 gerichtet. Bevorzugt ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Spitzenhöhe der einander gegenüberliegenden Schneiden 31 gleich Null. Des Weiteren kann die Spanfläche der Hauptschneide 34 um 5° bis 15°, vorzugsweise 8° bis 11°, negativ geneigt zum Halter 21 ausgerichtet sein. Des Weiteren können die Schneiden 31 der Schneidplatten 55 einen Freiwinkel 32 (1) aufweisen, der vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1° bis 15°, insbesondere zwischen 4° bis 8°, liegt. Die Hauptschneide 34 kann in einem Spanwinkel zwischen 1° bis 8°, vorzugsweise 4° bis 6°, zur Oberfläche 20 des zu bearbeitenden Werkstücks 19 ausgerichtet sein. Die Nebenschneide kann gemäß dem Winkel 35 (2) in einem Bereich von 1° bis 15°, vorzugsweise 3° bis 6°, zur Oberfläche 20 des zu bearbeitenden Werkstücks 19 ausgerichtet sein.
-
An einem solchen Halter 21 mit einer Schneidplattenaufnahme 54 kann auch eine Schneide mit einer WIPER-Geometrie eingesetzt werden. Eine solche Schneidplatte ermöglicht eine verbesserte Oberflächengüte, da durch die WIPER-Geometrie ein oder mehrere zuvor hergestellte Drehspuren geglättet werden.
-
Das zu bearbeitende Werkstück 19 kann beispielsweise eine Leichtmetall-Bremsscheibe sein. Beide Oberflächen 20 eines Reibrings der Bremsscheibe werden gleichzeitig bearbeitet. Diese Bremsscheibe kann aus hoch-hartstoffpartikelverstärkten Aluminiummatrix-Verbundstoffen (AMC) hergestellt sein. Diese Bearbeitungsköpfe 16, 17 werden auf einen Arbeitsraum 18 eingestellt. Die Breite des Arbeitsraumes 18 entspricht dem Fertigungsmaß für die Bearbeitung des Reibringes der Bremsscheibe. Darauffolgend wird die Bremsscheibe bzw. das Werkstück 19 rotierend angetrieben und gemäß Pfeil A dem Arbeitsraum 18 zugeführt. Der Reibring der Bremsscheibe wird gleichzeitig und beidseitig spanabhebend bearbeitet. Gleichzeitig wird die Ausgabevorrichtung 38 angetrieben, insbesondere mit Druck beaufschlagt, so dass der Konditionierwerkstoff 42 an der jeweiligen Oberfläche 20 des Reibringes bzw. des Werkstücks 19 anliegt. Aufgrund der Zustellbewegung der Bearbeitungsmaschine wandert das Werkstück 19 zunehmend in den Arbeitsraum 18, bis die zu bearbeitende Oberfläche 20 fertiggestellt ist.
-
Durch dieses Zerspanungswerkzeug 11 erfolgt unmittelbar am Zerspanungsort das Aufbringen des Konditionierwerkstoffes 42. Eine Veränderung der Oberfläche 20 durch Oxidation oder dergleichen kann somit quasi verhindert werden. Zudem kann durch das unmittelbare Aufbringen des Konditionierwerkstoffes 42 eine geschlossene Konditionierung der bearbeiteten Oberfläche 20 des Werkstücks 19 erfolgen.
-
In 5 ist eine schematische Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Zerspanungswerkzeuges 11 zu 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform des Zerspanungswerkzeuges 11 ist vorgesehen, dass die Zuführung des Konditionierwerkstoffes 42 nicht über den Halter 21, der die Schneiden 31, 55 aufnimmt, erfolgt.
-
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Bearbeitungskopf 16, 17 den Halter 21, der die festgelötete Schneidplatte 31 oder die Wendeschneidplatten 55 aufnimmt. Dieser Halter 21 kann an der jeweiligen Verstelleinrichtung 24, 26 und/oder der Zustelleinrichtung 28 vorgesehen sein, um die Bearbeitungsbreite beziehungsweise Spaltbreite des Arbeitsraums 18 zwischen den einander gegenüberliegenden Schneiden 31, 55 als auch deren Positionierung zur zu bearbeitenden Oberfläche 20 des Werkstücks 19 einzustellen.
-
Die Ausgabevorrichtung 38 zur Ausgabe des Konditionierwerkstoffes 42 auf die bearbeitete Oberfläche 20 des Werkstückes 19 ist getrennt vom Halter 21 angeordnet. Die Ausgabevorrichtung 38 ist nachlaufend zum Halter 21 zum Arbeitsraum 18 positioniert. Diese nachlaufende Anordnung kann unmittelbar an den Halter 21 angrenzend sein oder beispielsweise um 90° - oder wie dargestellt - um 180° nachlaufend zum Halter 21 positioniert sein.
-
Die Ausgabevorrichtung 38 umfasst die Materialzuführung 41, durch welche der Konditionierwerkstoff 42 über die Zuführöffnung 44 ausgegeben und auf die bearbeitete Oberfläche 20 des Werkstücks 19 aufgetragen oder aufgebracht wird. Zur Ausgabe des Konditionierwerkstoffs 42 ist die Ausgabevorrichtung 38 über einen nicht näher dargestellten Anschluss an beispielsweise eine Druckluftversorgung angeschlossen. Ein solcher Anschluss 46 ist in den 3 und 4 der Ausgabevorrichtung 38 dargestellt. Die Ausgabevorrichtung 38 gemäß 5 umfasst ebenfalls einen Stempel 48, von welchem nur das stiftförmige Ende 51 zur Ausgabe des Konditionierwerkstoffes 42 dargestellt ist. Diese Ausgabevorrichtung 38 kann analog zu einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein.
-
Die Ausgabevorrichtung 38 wird entsprechend der Zustellbewegung des oder der Halter 21 gleichlaufend angesteuert. Durch die Schneide 31,55 wird die Oberfläche 20 des Werkstücks 19 bearbeitet, und es bildet sich eine sogenannte Spur 57. Die Zuführöffnung 44 der Materialzuführung 41 der Ausgabevorrichtung 38 ist derart positioniert, dass diese in der Spur 57 der Schneide 31, 55 des Zerspanungswerkzeuges 11 liegt. Die Zustellbewegung der Schneiden 31, 55 des Zerspanungswerkzeuges 11 entspricht der Zustellbewegung der Ausgabevorrichtung 38, sodass der Konditionierwerkstoff 42 der Spur 57 folgt, welche durch die Schneiden 31, 55 neu an der zu bearbeitenden Oberfläche 20 des Werkstücks 19 gebildet wird.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass zwei oder mehrere Ausgabevorrichtungen 38 benachbart zueinander zu derselben Spur 57 zugeordnet sind. Auch kann vorgesehen sein, dass eine Ausgabevorrichtung 38 zur Spur 57 ausgerichtet ist, welche durch die Schneide 31, 55 gebildet wird und beispielsweise eine weitere Ausgabevorrichtung 38 gegenüber der aktuell gebildeten Spur 57 um eine oder mehrere Spuren versetzt ist, um eine zusätzliche Nachbearbeitung durch das Aufbringen von Konditionierwerkstoffen 42 zu ermöglichen. Die Ausgabevorrichtung 38 und das Zerspanwerkzeug 11 sind bevorzugt an derselben Bearbeitungsmaschine angeordnet und werden durch die Steuerung dieser Bearbeitungsmaschine bezüglich des Vorschubes beziehungsweise der Verfahrbewegung relativ zur zu bearbeitenden Oberfläche 20 des Werkstücks 19 angesteuert.
