Verfahren zur Herstellung von Feilen Für die Herstellung von Feilen werden bekanntlich unlegierte Stähle verwendet, deren Kohlenstoffgehalte zwischen 0,45-1,5 % betragen können, wobei die Koh lenstoffgehalte für Feilen zur Bearbeitung von Holz oder Weichmetallen im untereutektoiden Bereich liegen. Für höhere Beanspruchungen kommen Kohlenstoffgehalte zwischen etwa 1,1-1,5% und gegebenenfalls Cr-Zu- sätze im Ausmasse von 0,5-1,5 % in Betracht.
Diese Stähle werden für die Feilenherstellung in Form von Stahlstangen im walzharten oder geglühten Zustand angeliefert, auf Länge geschnitten, durch Schmieden zum gewünschten Feilenkörper verformt und nach dem anschliessenden Weichglühen zur zuverlässi gen Beseitigung von Entkohlungen sorgfältig überschlif fen. Die so vorbereiteten Feilenkörper werden nun ma schinell oder von Hand aus mittels eines Meissels mit Einschnitten versehen, die Hieb genannt werden. Diese Einschnitte sind in jeder Fläche immer parallel zuein ander, sofern es sich um einhiebige Feilen handelt. Die meisten Feilen werden aber zuerst mit einem Grundhieb oder Unterhieb versehen und erhalten anschliessend quer gegen das erste System den Kreuzhieb oder Ober hieb.
Im letzteren Falle entstehen auf der Oberfläche der Feilen kleine Zähne, wobei der Winkel der wirk samen Zahnspitzen, die der Spitze der Feile zugekehrt sind, stets grösser als 90 ist und vorzugsweise 125 be trägt. Hierdurch wird jedem Feilenzahn eine breite Basis und dem Schneedrücken ein kräftiger Rückhalt gegeben. Die maximale Hiebzahl, die auf 1 cm Feilenlänge ge hauen werden kann, liegt praktisch bei etwa 120.
Im Anschluss an diese Bearbeitungsvorgänge wer den die Feilen gehärtet und können zu diesem Zweck mit einer Paste bestrichen werden, die meist etwas auf kohlend wirkt. Die Erwärmung auf Härtetemperatur kann entweder in einem Metallbad oder in kohlenstoff abgebenden Salzbädern durchgeführt werden. Im letzte ren Falle wird auf eine Schutzpaste beim Erwärmen auf Härtetemperatur verzichtet. Das Abschrecken erfolgt in gesättigtem Salzwasser, wobei es besonders bei langen und dünnen Feilen nicht immer einfach isst, ein Ver- ziehen zu vermeiden. Schliesslich werden die gehärteten Feilen durch Sandstrahlen gereinigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun der Vorschlag zugrunde, das Hauen der Feilen durch ein an sich be kanntes Bearbeitungsverfahren zu ersetzen, das bei der Bearbeitung härtbarer Stähle gleichzeitig zu einer Ober flächenhärtung führt.
Gemäss einer Ausführungsform dieses bekannten Verfahrens wird eine als Werkzeug dienende harte Stahlscheibe, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von mindestens 80 m/s rotiert, mit der Stirnfläche derart ge gen das zu bearbeitende Werkstück gedrückt, dass die Werkstückoberfläche durch die Reibungswärme eine extrem schnelle Erhitzung und unmittelbar darauffol gend eine Abschreckung mit so hoher Geschwindigkeit erfährt, dass eine Oberflächenschicht mit einer bei Raumtemperatur metastabilen Austenitstruktur erhalten wird, die durch äussere Einwirkung, z. B. durch einen auf mechanischem Wege erzeugten Schock, in ein fein körniges martensitisches Härtungsgefüge überführbar ist.
Die Relativgeschwindigkeit und der Arbeitsdruck zwi schen Werkzeug und Werkstück können so gewählt werden, dass die Werkstückoberfläche eine Bearbeitung durch Abtragen von Materialteilchen und gegebenenfalls ausserdem eine gewisse plastische Verformung erfährt.
Es ist zwar bekannt, mittels Schleifscheiben oder langsam rotierenden Schneidscheiben Furchen in Feilen zu erzeugen. Da jedoch bei einem solchen Verfahren im Gegensatz zum Feilenhauen, die Fasern des Werk stoffes zerschnitten werden, ohne dass, wie im Falle der vorliegenden Erfindung, eine Oberflächenhärtung eintritt, konnte es bisher nur bei der Herstellung von kleinen oder wenig beanspruchten Feilen zur Anwen dung kommen.
Für den Zweck der vorliegenden Erfindung müssen die zur Verwendung kommenden harten Stahlscheiben eine entsprechend profilierte Stirnfläche haben, die dem gewünschten Profil der herzustellenden Einschnitte in die Oberfläche des Feilenkörpers angepasst ist.
Die Anwendung dieses Verfahrens anstelle des übli- chen Hauens von Feilen erfordert entsprechende Än derungen des einleitend beschriebenen Herstellungsver fahrens.
Die wichtigste Änderung besteht darin, dass die Bearbeitung der Feilenkörper nicht im weichgeglühten, sondern vielmehr im gehärteten Zustand erfolgen muss, weil jede Härtungsbehandlung nach der Bearbeitung die oberflächenhärtende Wirkung des erfindungsgemäss zur Anviendung kommenden Bearbeitungsverfahrens wie der zerstören würde. Der gehärtete Feilenkörper muss bei Verwendung des erfindungsgemäss empfohlenen Verfahrens eine entkohlungsfreie und metallisch blanke Oberfläche haben.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Feilen, und die Erfindung besteht darin, dass die Feilenkörper im gehärteten Zustand mit entkohlungsfreier metallisch blanker Oberfläche zur Herstellung der erforderlichen Einschnitte mit wenig stens einer mit mehr als 80 m/s Umfangsgeschwindigkeit rotierenden harten Stahlscheibe bearbeitet werden, wo bei die Stirnfläche der Scheibe dem gewünschten Profil der Einschnitte in der Oberfläche der Feilenkörper ent sprechend angepasst ist. Zweckmässig ist es hierbei, die gehärteten Feilenkörper vor der Bearbeitung anzulassen oder spannungsfrei zu glühen.
Das erfindungsgemässe Verfahren erbringt im Ver gleich zum üblichen Herstellungsverfahren z. B. den Vorteil, dass die Benützung einer Paste zum Schutz der Feilenzähne beim Härten überflüssig ist, so dass auch eine Reinigung der Feilen nach dem Härten durch Sand strahlen, die vor allem zur Beseitigung der Reste dieser Paste vorgenommen wird, unterbleiben kann.
Das Sandstrahlen würde bei erfindungsgemäss her gestellten Feilen lediglich die sofortige Umwandlung der austenitischen Oberflächenschicht zur Folge haben und hierdurch die Rostbeständigkeit derselben verschlech tern.
Da ferner das Einarbeiten der Einschnitte in den Feilenkörper erst nach dem Härten erfolgt, somit also der volle und nicht der bereits behauene Feilenkörper gehärtet wird, ist auch die Verzugsgefahr durch das Härten bei der Herstellung langer und dünner Feilen bei erfindungsgemässer Arbeitsweise erheblich geringer.
Es ist ausserdem bekannt, dass es beim Hauen der Feilen praktisch unmöglich ist, das theoretisch richtige Profil der Feilenzähne zu erhalten, weil sich die für die Herstellung eines solchen Profils erforderlichen einseiti gen Meissel mit nur einem Ballen in der Praxis nicht bewähren.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beispiels weise erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das durch den Linienzug a dargestellte Feilen zahnprofil der Feile F, die das Werkstück A in der durch den Pfeil bezeichneten Richtung bearbeiten soll. Er stellt die theoretisch richtige Profilform dar. Hierbei soll der Rückenwinkel a etwa 20 , der Keilwinkel ss etwa 63 und der Brustwinkel g7 betragen. Derartige Zahn profile würden ausgezeichnete Feilen ergeben. Fig. 2 zeigt das in der Praxis verwendete Zahnprofil (Linienzug b), welches sich aus der Tatsache ergibt, dass stets stumpfwinkelig geschliffene Meissel Verwendung finden müssen. Während der theoretisch richtige Brustwinkel g 16 hinter der Senkrechten liegen soll, liegt er im Falle der Fig. 2 7 vor der Senkrechten, woraus sich eine Differenz von 23 zu ungunsten der Feile ergibt.
Der Unterschied zwischen dem Keilwinkel ss des wirk- lichen Zahnprofils (70 ) und dem theoretischen Keil winkel (63 ) ist relativ klein. Der Rückenwinkel a des wirklichen Zahnprofils beträgt 36 im Vergleich zu 20 des theoretischen Rückenwinkels.
Der wirkliche Feilenzahn erfordert daher bei üb licher Feilenherstellung zufolge seines grösseren Schnitt winkels (a + ss) bzw. zufolge seiner aufrechten Stellung eine erheblich grössere Kraft zur Erzielung der gleichen Schneidleistung als der theoretische.
Diese Schwierigkeit entfällt ebenfalls bei Anwen dung des erfindungsgemässen Verfahrens, weil in diesem Fall das Profil der Stirnfläche, d. h. der Umfangfläche der als Werkzeug dienenden harten Stahlscheiben selbst verständlich in beliebiger, d. h. zweckentsprechender Weise gestaltet werden kann.
Für die erfindungsgemässe Herstellung von Feilen können die Feilenkörper an rotierenden harten Scheiben schrittweise vorbeigeführt und bei jedem Schritt zur Einarbeitung der erforderlichen Einschnitte kurzzeitig an die Scheiben angedrückt werden.
Im allgemeinen ist es zweckmässig, die Feilenkörper an einer Scheibengruppe vorbeizuführen, die aus voll kommen gleichen und unter gleichen Bedingungen ar beitenden Scheiben besteht, wobei der Abstand von Scheibe zu Scheibe ein Vielfaches des Abstandes von zwei parallelen und nebeneinander liegenden Einschnit ten in die Oberfläche des Feilenkörpers betragen muss. Auch in diesem Fall wird der Feilenkörper schrittweise an der Scheibengruppe vorbeigeführt und bei jedem Schnitt kurzzeitig an diese angedrückt.
Es ist ferner möglich, mehrere Scheibengruppen zu verwenden, die nacheinander angeordnet sind und an denen die Feilenkörper der Reihe nach vorbeigeführt werden. Diese Scheibengruppen können entweder immer aus gleichen und unter gleichen Bedingungen arbeiten den Scheiben bestehen oder es können in verschiedenen Gruppen jeweils verschiedene Scheiben, z. B. mit ver schiedenen Durchmessern oder verschiedenen Profilen Stirnfläche zur Verwendung kommen. Ausserdem kön nen in verschiedenen Gruppen auch die Arbeitsbedin gungen der Scheiben, z. B. hinsichtlich der Umfangs geschwindigkeit und hinsichtlich des Anpressdruckes, verschieden sein.
Die Anordnung mehrerer Scheibengruppen ist vor allem zweckmässig, wenn z. B. zweihiebige Feilen her gestellt werden sollen, wobei dann durch die erste Scheibengruppe der Grundhieb und anschliessend durch die zweite Scheibengruppe der Kreuzhieb eingearbeitet wird. Solche Anordnungen sind ferner mit Vorteil dann verwendbar, wenn in mehreren Flächen des Feilenkör pers Einschnitte eingearbeitet werden müssen, wobei für die Bearbeitung jeder Fläche eine oder zwei Scheiben gruppen nacheinander vorgesehen werden können.
Wenn es sich um die Bearbeitung von Feilenkör pern mit gekrümmten Flächen handelt, wie z. B. um die Bearbeitung von halbrunden, runden oder ovalen Fei lenkörpern, werden diese zur Einarbeitung der erforder lichen Einschnitte während des Andrückens an die Scheiben oder Scheibengruppen gleichzeitig gedreht.
Es ist aber auch möglich, mit feststehend ange ordneten Feilenkörpern zu arbeiten und an diesen die Scheiben oder Scheibengruppen schrittweise vorbeizu führen. In .diesem Falle müssen die als Werkzeuge die nenden einzelnen oder zu Gruppen zusammengefassten Scheiben an die Feilenkörper bei jedem Schritt kurz zeitig zur Einarbeitung der Einschnitte angedrückt wer den.