Titel

Drehoszillationstrennwerkzeug für eine Werkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehoszillationstrennwerkzeug, insbesondere ein Drehoszillationssägeblatt, für eine Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 .

Stand der Technik

Es sind schon eine Vielzahl unterschiedlicher Drehoszillationstrennwerkzeuge bekannt. Unter einem Drehoszillationstrennwerkzeug wird dabei insbesondere ein Werkzeug mit einem Stammblatt, einer Arbeitskante und mit einem mit dem Stammblatt verbundenen Halterungsteil zur Halterung an einer vorzusgweise drehoszillierend angetriebenen Welle der Werkzeugmaschine verstanden. Die Arbeitskante ist dabei vorzugsweise als Schneidkante mit bspw. Schneidzähnen, - partiklen und/oder -körpern versehen.

In der DE 203 08 797 U1 wird ein Sägeblatt für eine Säge mit drehoszillierender Antriebsbewegung beschrieben. Das Sägeblatt weist ein annähernd rechteck- förmiges Stammblatt mit einer Schneidkante auf sowie ein einteilig mit dem Stammblatt ausgebildetes Halterungsteil mit einer Ausnehmung zur Aufnahme der Werkzeugwelle der Werkzeugmaschine. Die Schneidkante ist geradlinig ausgeführt und mit Schneidzähnen versehen.

Derartige Sägeblätter unterliegen im Betrieb hohen Belastungen. Bedingt durch die hohe Oszillationsfrequenz können bei der Werkstückbearbeitung unerwünschte Vibrationen bzw. ein Flattern im Sägeblatt entstehen, was eine präzise Werkstückbearbeitung beeinträchtigt. Das Vibrationsverhalten kann durch eine größere Dicke des Sägeblatts verbessert werden, was jedoch zu einem höheren Materialeinsatz bei der Herstellung des Sägeblatts führt und höhere Antriebskräfte erfordert.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen das Vibrationsverhalten eines Drehoszillationssägeblatts zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 ge- löst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Bei dem erfindungsgemäßen Drehoszillationstrennwerkzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Tauchsägeblatt, das in Werkzeugmaschinen, vorzugsweise in Handwerkzeugmaschinen mit Drehoszillationsantrieb eingesetzt wird. Das Dreh- oszillationstrennwerkzeug weist ein Stammblatt mit einer Arbeitskante, vorzugsweise eine Schneidkante, welche mit Schneidzähnen versehen ist, auf, sowie ein Halterungsteil zur Halterung an der Werkzeugwelle der Handwerkzeugmaschine. Das Stammblatt und das Halterungsteil sind miteinander verbunden, wobei sowohl einteilige Ausführungen von Stammblatt und Halterungsteil als auch separa- te Ausführungen in Betracht kommen, bei denen das Stammblatt und das Halterungsteil jeweils als eigenständige Bauteile ausgebildet, jedoch fest miteinander verbunden sind.

Das Drehoszillationstrennwerkzeug weist zur Steifigkeitsverbesserung im Halte- rungsteil ein Verstärkungselement auf, welches einteilig mit dem Halterungsteil ausgebildet ist. Das Verstärkungselement ist unmittelbar oder mit nur geringem Abstand benachbart zum Stammblatt angeordnet. Das Verstärkungselement erhöht in signifikanter Weise die Steifigkeit des Halterungsteils und damit auch des gesamten Sägeblattes und führt zu einer Verbesserung des Vibrationsverhaltens. Es wird insbesondere ein Flattern des Drehoszillationstrennwerkzeugs, insbesondere des Stammblattes und der Arbeitskante verhindert oder zumindest reduziert, wodurch sich auch die Bearbeitungsqualität verbessert. Die Steifigkeitser- höhung kann dabei über eine Veränderung der Form des Halterungsteils erzielt werden, eine Erhöhung der Materialdichte ist dagegen nicht erforderlich, so dass auch das Trägheitsmoment trotz der Steifigkeitsverbesserung nicht oder nur geringfügig erhöht wird und dementsprechend auch keine erhöhte Antriebsleistung für die Erzeugung der gewünschten Drehoszillationsschwingungen erforderlich ist. Die Gesamtstruktur des Halterungsteils wird gefestigt und stabilisiert, was sich durch die Nähe des Verstärkungselementes zum Stammblatt auch auf das gesamte Drehoszillationstrennwerkzeug auswirkt.

Grundsätzlich ist es nicht erforderlich, auch das Stammblatt mit derartigen Verstärkungselementen zu versehen, was den Vorteil hat, dass ebene Stammblätter ohne überstehende Bauelemente verwendet werden können. Gemäß einer alternativen Ausführung können jedoch auch die Stammblätter mit Verstärkungsele- menten versehen sein, die einteilig mit dem Stammblatt ausgebildet sind.

Es kommen verschiedene Möglichkeiten für die Ausführung des Verstärkungselementes in Betracht. So kann es beispielsweise zweckmäßig sein, das Verstärkungselement als eine Verformung im Halterungsteil auszuführen, die zu der gewünschten Steifigkeitserhöhung führt. Die Verformung erfolgt beispielsweise durch Prägen, in Betracht kommt aber auch Stanzen oder Tiefziehen von Sicken bzw. Falzen oder verschiedenartige Verbiegungen, jeweils in dem zum Stammblatt benachbarten Bereich des Halterungsteils. Derartige Verformungen haben den Vorteil, dass keine Halterungsteile aus einem Rohmaterial mit veränderter Dicke eingesetzt werden müssen. Es genügt vielmehr, Standard-Halterungsteile zu verwenden und die Steifigkeitserhöhung durch die Verformung zu bewirken. Aufgrund der Einteiligkeit des Versteifungselementes mit dem Halterungsteil entfällt die Notwendigkeit, zusätzliche, separate Bauteile am Halterungsteil anzuordnen.

Das im Wege der Verformung erzeugte Verstärkungselement kann erhaben ausgeführt sein und sich über die Oberfläche des Halterungsteils erheben, insbesondere über die Oberseite, wobei grundsätzlich auch eine Anordnung an der Unterseite in Betracht kommt, welche bei regulärem Gebrauch der Werkzeugma- schine dem Werkstück zugewandt ist. Das Verstärkungselement kann in einem mittleren Bereich des Halterungsteils angeordnet sein, vorzugsweise mit seitlichem Abstand zu den Seitenkanten. Möglich ist aber auch eine Ausführung als eine im Bereich der Seitenkante ausgeführte Wandung, welche gegenüber der Ebene des Halterungsteils winklig ausgerichtet ist und beispielsweise einen 90°- Winkel oder gegebenenfalls auch einen hiervon abweichenden, insbesondere größer als 90° betragenden Winkel einnimmt. Vorteilhafterweise sind derartige Wandungen als Verstärkungselemente symmetrisch an beiden Seitenkanten des Halterungsteils in dem zum Stammblatt benachbarten Abschnitt angeordnet. Die Wandung kann an sich geradlinig ausgeführt sein oder bezogen auf ihre Länge und/oder ihre Höhe in verschiedene Abschnitte unterteilt sein, welche zueinander winklig angeordnet oder gebogen ausgeführt sind. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, im Bereich der freien Stirnseite der Wandung einen umgebogenen Kragen vorzusehen, der einteilig mit der Wandung ausgebildet ist, wobei der Kragen zu einer zusätzlichen Steifigkeitsverbesserung führt.

Eine alternative aber auch ergänzende Maßnahme zur Ausbildung eines Verstärkungselements kann dadurch erreicht werden, dass das Verstärkungselement als eine Härtemodulationszone im Halterungsteil ausgebildet ist, die mindestens zwei zu einander benachbarte Teilbereiche mit von einander unterschiedlichen Härtegraden im Halterungsteil und/oder im Stammblatt aufweist. Unter einer Härtemodulationszone wird dabei insbesondere ein Bereich des Halterungsteils und/oder des Stammblatts verstanden, der in mindestens einer Er- streckungsrichtung betrachtet Teilbereiche unterschiedlicher Härtegrade oder Härtezonen ausweist. Die unterschiedlichen Härtegrade oder Härtezonen können dabei durch:

die Verwendung oder Kombination verschiedener Materialien und/oder Legierungszusammensetzungen;

und/oder spez. thermische Behandlung lokaler Zonen;

und/oder spez. chemische Behandlung (Beschichtungen) lokaler Zonen und/oder Aufdicken (bspw. Aufbringen eines Streifens) mit gleichem oder unterschiedlichem Material

herbeigeführt werden. Sind diese unterschiedlichen Härtegrade oder Härtezonen über einen gesamten Aufnahmebereich oder aber Teilebereiche von Halterungsteil und/oder Stammblatt - bevorzugt in einem Verbindungsbereich zwischen einer oberer zu einer unterer Ebene bei einem gekörpften Drehoszillationstrenn- werkzeug - wird das erfindungsgemäße Drehoszillationstrennwerkzeug als ganzes versteift, wodurch einzelne, exponiertere Bereiche - beispielsweise die Arbeitskante - ungleich schwerer zum Schwingen angeregt werden können.

In einer bevorzugten Ausführung liegt mindestens eine zweite Härte der

Härtemodullationszone über einer durchschnittlichen Härte des Halterungsteils. Insbesondere liegt die zweite Härte dabei min. 10%, vorzugsweise min. 20% über der Standardhärte. Eine bevorzugte Standardhärte liegt dabei bei 48 ±3 HRC.

In einer bevorzugten Ausführung einer Härtemodulationszone kann eine komplette oder teilweise Randverhärtung des Wellenaufnahmeabschnitts, des Übergangsabschnitts und/oder des Verbindungsabschnitts, minimal jedoch einer seitlichen Kante einer Fläche des Übergangsabschnitts, wobei vorzugsweise eine leichte Überlappung zum Wellaufnahmeabschnitt und zum Verbindungsabschnitt vorgesehen ist. Eine derartige Ausführung führt zu einer vorteilhaften Versteifung eines Grundrahmens des Halterungsteils.

In einer anderen bevorzugten Ausführung einer Härtemodulationszone nur die komplette oder Teile einer Fläche des Übergangsabschnitts in einer zum Wellen- aufnahmeabschnitt und zum Verbindungsabschnitt unterschiedlichen Härte ausgeführt sein. Dies kann zu einer vorteilhaften Versteifung einer

Ebenenverbindung, insbesondere bei einer gekröpften Ausführung führen, welche die größten Torsions- und Biegebelastung aufnehmen muss.

In einer anderen bevorzugten Ausführung einer Härtemodulationszone können exponierte Eckpunkte (bspw. Rahmen, Diagonalen), welche sich über den Wel- lenaufnahmeabschnitt, den Übergangsabschnitt und/oder den Verbindungsabschnitt oder nur über eine Fläche des Übergangabschnitts erstrecken, durch das Vorsehen mindestens einer höheren Härte versteift werden. Auf diese Weise kann eine vorteilhafte Versteifung der kompletten Aufnahme durch Versteifung der Eckpunkte erreicht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung einer Härtemodulationszone kann diese als mindestens ein Streifen, welcher sich vorzugsweise in einer Längsachse des Drehoszillationstrennwerkzeugs und sich entweder über da im Wesentlichen gesamte Halterungsteil oder nur über Fläche des Übergangsabschnitts mit einer leichten Überlappung zu den angrenzenden Wellenaufnahmeabschnit und Verbindungsabschnitt erstreckt, mit mindestens einer höheren Härte ausgebildet werden. Dabei entsteht eine vorteilhafte Versteifung des Übergangsabschnitts als Stützbalken erricht werden. Grundsätzlich genügt es, nur ein einziges Verstärkungselement am Halterungsteil vorzusehen. Gemäß einer alternativen Ausführung sind mindestens zwei, gegebenenfalls noch mehr Verstärkungselemente am Halterungsteil angeordnet, welche als Verformung, beispielsweise als Prägung oder als umgebogene Wan- dung oder in sonstiger Weise ausgebildet sein können. Insbesondere können die zwei oder mehreren Verstärkungselemente dabei vorteilhaft in jeder dem Fachmann sinnvoll erscheinende Kombination aus einer Verformung und/oder einer Härtemodulationszone im Halterungsteil gebildet sein. Gemäß noch einer vorteilhaften Ausführung ist das Halterungsteil zumindest abschnittsweise - benachbart zu dem Stammblatt - als Hohlprofil ausgebildet. Insbesondere der Verbindungsbereich zwischen dem Halterungsteil und dem Stammblatt kann im Querschnitt rahmenförmig aufgebaut sein und einen Hohlraum einschließen. Gegebenenfalls ist das gesamte Halterungsteil als ein Hohl- profil ausgeführt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Halterungsteil gekröpft ausgebildet und weist einen schräg verlaufenden Übergangsabschnitt auf, welcher einen Wellenaufnahmeabschnitt und einen hierzu parallel versetzten Ver- bindungsabschnitt im Halterungsteil verbindet, wobei der Wellenaufnahmeabschnitt zur Befestigung mit der Werkzeugwelle und der Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit dem Stammblatt dient. Das Verstärkungselement bzw. die Verstärkungselemente sind vorzugsweise in dem Übergangsabschnitt des Halterungsteils und/oder benachbart zum Übergangsabschnitt angeordnet, sie können sich gegebenenfalls über die gesamte Länge des Übergangsabschnitts zwischen dem Wellenaufnahmeabschnitt und dem Verbindungsabschnitt erstrecken. In dem schräg verlaufenden Übergangsabschnitt entstehen bei der Werkstückbearbeitung zusätzliche Kräfte bzw. Momente, die durch die Steifigkeitserhöhung mittels der Verstärkungselemente besser aufgenommen werden können.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht ein Drehoszillationstrennwerkzeug, das als Tauchsägeblatt ausgeführt ist und ein rechteckförmiges Stammblatt und ein Halterungsteil zur Befestigung an einer Werkzeugwelle aufweist, mit einem Verstärkungselement in einem schräg verlaufenden Übergangsabschnitt zwischen einem Wellenaufnahmeabschnitt und einem Verbindungsabschnitt am Halterungsteil,

Fig. 2 ein Drehoszillationstrennwerkzeug mit einem durch Prägen im Übergangsabschnitt hergestellten Verstärkungselement,

Fig. 3 ein Drehoszillationstrennwerkzeug mit zwei parallel angeordneten

Verprägungen im Übergangsabschnitt,

Fig. 4 ein Drehoszillationstrennwerkzeug mit einer einteilig ausgebildeten, seitlichen Wandung im Bereich des Übergangsabschnittes sowie des Wel- lenaufnahmeabschnittes,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer seitlichen Wandung am

Übergangs- und Aufnahmeabschnitt, wobei die Wandung im Bereich ihrer Stirnseite einen umgebogenen Kragen aufweist,

Fig. 6 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie Fig. 5, jedoch mit einer schräg gestellten Wandung am Übergangsabschnitt und am Wellenaufnahmeabschnitt,

Fig. 7 ein Drehoszillationstrennwerkzeug mit einem ausgestanzten und verformten Verstärkungselement im Bereich des Übergangsabschnittes,

Fig. 8 ein Drehoszillationstrennwerkzeug mit dem Übergangsabschnitt sowie dem Verbindungsabschnitt in Form eines Hohlprofils,

Fig. 9 eine Ausführungsvariante des Drehoszillationstrennwerkzeugs mit dem Übergangs- und Verbindungsabschnitt als Hohlprofil.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In sämtlichen Figuren ist ein als Drehoszillations- oder Tauchsägeblatt für eine Werkzeugmaschine ausgeführtes Drehoszillationstrennwerkzeug dargestellt. Das in Fig. 1 dargestellte Drehoszillationssägeblatt 1 umfasst ein zumindest annähernd rechteckförmiges oder kreissegmentförmiges Stammblatt 2 sowie ein mit dem Stammblatt 2 verbundenes, gekröpftes Halterungsteil 3. An der freien, dem Halterungsteil 3 abgewandten Stirnseite ist das Stammblatt 2 mit einer Schneidkante 4 mit Schneidzähnen versehen. Das Halterungsteil 3 umfasst einen Wellenaufnahmeabschnitt 9 mit einer Befestigungsaufnahme 5 zur Aufnahme der Werkzeugwelle 6 der Werkzeugmaschine, welche eine drehoszillierende Bewegung um die Drehachse 7 ausführt. Die Befestigung mit der Werkzeugwelle 6 erfolgt mittels Rastöffnungen 8, die ringförmig um die zentrale Befestigungs- ausnehmung 5 in dem Wellenaufnahmeabschnitt 9 eingebracht sind.

Das Halterungsteil 3 umfasst des Weiteren einen Übergangsabschnitt 10 sowie einen Verbindungsabschnitt 1 1 , über den die Verbindung zu dem Stammblatt 2 erfolgt; Stammblatt 2 und Halterungsteil 3 sind als separate Bauteile ausgeführt, die jedoch fest miteinander verbunden sind. Der Wellenaufnahmeabschnitt 9 und der Verbindungsabschnitt 1 1 liegen parallel versetzt zueinander, die Höhendifferenz wird von dem schräg verlaufenden Übergangsabschnitt 10 überbrückt. Der Wellenaufnahmeabschnitt 9, der Übergangsabschnitt 10 und der Verbindungsabschnitt 1 sind einteilig ausgebildet.

In den Übergangsabschnitt 10 des Halterungsteils 3 ist ein Verstärkungselement 12 eingebracht, welches insbesondere im Wege einer Verformung des Materials im Übergangsabschnitt 10 ausgebildet ist und beispielsweise durch Stanzen oder Prägen erzeugt wird. Das Verstärkungselement 12 ist somit einteilig mit dem Übergangsabschnitt ausgebildet und dient zur Steifigkeitsverbesserung und damit einhergehend zu einer Reduzierung unerwünschter Schwingungen im Halterungsteil 3 sowie im Stammblatt 2 während der Werkstückbearbeitung.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Verstärkungselement 12 durch Prägen im Bereich des Übergangsabschnittes 10 hergestellt. Das Verstärkungselement 12 weist eine dreieckformige, nach oben spitz zulaufende Kontur auf und ist gegenüber der Ebene des Übergangsabschnittes 10 erhaben ausgeführt und überragt die Oberseite des Übergangsabschnittes 10. Das Verstärkungselement 12 befindet sich mittig bzw. symmetrisch im Übergangsabschnitt 10 mit Abstand zu beiden Seitenkanten. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind zwei Verstärkungselemente 12a, 12b in den Übergangsabschnitt 10 des Halterungsteils 3 eingebracht. Die beiden Verstärkungselemente 12a, 12b sind ebenfalls durch Prägen hergestellt und gegenüber der Oberseite des Übergangsabschnittes 10 erhaben ausgebildet. Je- des Verstärkungselement 12 weist eine etwa rechteckförmige Kontur auf und erstreckt sich zwischen dem Wellenaufnahmeabschnitt 9 und dem Verbindungsabschnitt 1 1. Die beiden Verstärkungselemente 12a, 12b liegen parallel zueinander und weisen zueinander sowie zur jeweiligen Seitenkante einen Abstand auf. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind die Verstärkungselemente als Wandungen 12a, 12b im seitlichen Bereich des Halterungsteils 3 ausgebildet, welche einteilig mit dem Halterungsteil ausgeführt sind. Die Wandungen 12a, 12b verlaufen gegenüber der Ebene des Wellenaufnahmeabschnitt.es 9 bzw. des Verbindungsabschnittes 1 1 senkrecht und erstrecken sich sowohl über den Über- gangsabschnitt 10 als auch über eine Teillänge des Wellenaufnahmeabschnitt.es

9. Über ihre Länge gesehen weisen die Wandungen 12a, 12b verschiedene Abschnitte auf, die der Kontur des Übergangsabschnittes 10 bzw. des Wellenauf- nahmeabschnittes 9 folgend zueinander winklig bzw. abgerundet ausgeführt sind.

Auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist das Halterungsteil 3 mit seitlichen Wandungen 12a versehen, welche senkrecht gegenüber der Ebene des Wellen- aufnahmeabschnittes 9 ausgerichtet sind. Zweckmäßigerweise sind an beiden, gegenüberliegenden Seitenbereichen derartige Wandungen angeordnet. Jede Wandung 12a, die senkrecht zur Ebene des Wellenaufnahmeabschnitt.es 9 liegt, ist mit einem umgebogenen Kragen 12b versehen, der sich im Bereich der Stirnseite der Wandung 12a erstreckt und nach außen umgebogen ist. Die Wandung 12a einschließlich Kragen 12b ist einteilig mit dem Halterungsteil 3 ausgeführt und erstreckt sich sowohl über die gesamte Länge des Übergangsabschnittes 10 als auch über einen Großteil der Länge des Wellenaufnahmeabschnitt.es 9.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 entspricht im Wesentlichen demjenigen nach Fig. 5 und umfasst ebenfalls ein Halterungsteil 3 mit einteilig im Bereich der Seitenkante ausgebildeter Wandung 12a und nach außen umgebogenem Kragen 12b. Allerdings ist die Wandung 12a nicht in einem rechten Winkel zur Ebene des Wellenaufnahmeabschnitt.es 9 ausgebildet, sondern nimmt einen größeren Winkel als 90° ein und ist dementsprechend unter einem Winkel schräg nach außen geneigt. Die Wandung 12a einschließlich Kragen 12b erstreckt sich über den Übergangsabschnitt 10 sowie über einen Großteil der Länge des Wellenaufnah- meabschnittes 9. Es sind im Bereich beider gegenüberliegenden Seiten derartige Wandungen 12a mit Kragen 12b angeordnet.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist in den Übergangsabschnitt 10 des Halterungsteils 3 ein nur an seinen Seiten ausgestanztes und erhaben ausgeführtes Verstärkungselement 12 eingebracht, das im Querschnitt winkelförmig ausgebildet ist und mittig in den Übergangsabschnitt 10 mit Abstand zu beiden Seitenkanten eingebracht ist.

Gemäß Fig. 8 sind der Übergangsabschnitt 10 sowie der Verbindungsabschnitt 1 1 zum Stammblatt 2 als Hohlprofil ausgebildet, das zur Stirnseite des Verbindungsabschnittes offen ist. Das Hohlprofil ist durch eine obere und eine untere Decklage gebildet, die im Seitenbereich verbunden sind.

Auch im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 sind der Übergangsabschnitt 10 und der Verbindungsabschnitt 1 1 als Hohlprofil ausgeführt, was für eine zusätzliche Steifigkeit sorgt. Das Hohlprofil gemäß Fig. 9 ist zur freien Stirnseite des Verbindungsabschnittes 1 1 geschlossen ausgeführt.

Gegebenenfalls sind die Abschnitte 9, 10 und/oder 1 1 jeweils als Hohlprofil bzw. als Rahmenkonstruktion ausgebildet.

Alternativ oder ergänzend zu den in den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Oszillationstrennwerkzeugs können die am Halterungsteil 3 vorgesehenen Verstärkungselemente 12, 12a, 12b auch als eine in den Figuren nicht dargestellte Härtemodulationszone ausgebildet sein oder eine derartige Härtemodulationszone umfassen.