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.
Process for the production of files It is known that unalloyed steels are used for the production of files, the carbon contents of which can be between 0.45-1.5%, the carbon contents for files for processing wood or soft metals being in the hypoeutectoid range. For higher loads, carbon contents between around 1.1-1.5% and, if necessary, Cr additions of 0.5-1.5% can be considered.
For file production, these steels are delivered in the form of steel bars in the rolled-hard or annealed state, cut to length, forged to form the desired file body and, after the subsequent soft annealing, carefully grinded to reliably remove decarburization. The file bodies prepared in this way are now made mechanically or by hand by means of a chisel with incisions, which are called cut. These incisions are always parallel to each other in every area, provided that the files are single-cut. Most files, however, are first given a basic cut or lower cut and then receive a cross cut or upper cut across the first system.
In the latter case, small teeth arise on the surface of the files, the angle of the effective seed tips facing the tip of the file is always greater than 90 and preferably 125 be. This gives each file tooth a broad base and strong support for pressing the snow. The maximum number of cuts that can be cut on a 1 cm file length is practically around 120.
Following these machining operations, the files are hardened and can be coated with a paste for this purpose, which usually has a somewhat carbonic effect. The heating to hardening temperature can be carried out either in a metal bath or in carbon-releasing salt baths. In the latter case, no protective paste is used when heating to the hardening temperature. The quenching takes place in saturated salt water, whereby it is not always easy to eat, especially with long and thin files, to avoid warping. Finally, the hardened files are cleaned by sandblasting.
The present invention is based on the proposal to replace the hacking of the files by a known machining process that simultaneously leads to surface hardening when machining hardenable steels.
According to one embodiment of this known method, a hard steel disk serving as a tool, which rotates at a circumferential speed of at least 80 m / s, is pressed with the end face against the workpiece to be machined in such a way that the workpiece surface heats up extremely quickly and immediately due to the frictional heat then quenching at such a high speed that a surface layer with an austenite structure that is metastable at room temperature is obtained. B. by a mechanically generated shock, can be converted into a fine-grained martensitic hardening structure.
The relative speed and the working pressure between the tool and the workpiece can be selected so that the workpiece surface is processed by removing material particles and, if necessary, also undergoes a certain plastic deformation.
It is known to produce grooves in files using grinding disks or slowly rotating cutting disks. However, since in such a process, in contrast to filing, the fibers of the material are cut without surface hardening, as in the case of the present invention, it has so far only been possible to use in the production of small or less stressed files .
For the purpose of the present invention, the hard steel disks used must have a correspondingly profiled face which is adapted to the desired profile of the incisions to be made in the surface of the file body.
The use of this process instead of the usual cutting of files requires corresponding changes to the manufacturing process described in the introduction.
The most important change is that the processing of the file body does not have to take place in the annealed, but rather in the hardened state, because any hardening treatment after processing would destroy the surface-hardening effect of the processing method used according to the invention. When using the method recommended according to the invention, the hardened file body must have a decarburization-free and metallically bright surface.
The subject of the invention is therefore a method for the production of files, and the invention consists in that the file body in the hardened state with a decarburization-free, bare metal surface for making the necessary incisions with at least one hard steel disc rotating at more than 80 m / s peripheral speed are, where in the face of the disc is adapted accordingly to the desired profile of the incisions in the surface of the file body. It is useful here to temper the hardened file body before machining or to anneal it so that it is free of stress.
The inventive method provides in comparison to the usual manufacturing process z. B. the advantage that the use of a paste to protect the file teeth during hardening is superfluous, so that cleaning of the files after hardening with sand blasting, which is mainly done to remove the residue of this paste, can be omitted.
In the case of files made according to the invention, the sandblasting would only result in the immediate conversion of the austenitic surface layer and thereby worsen the rust resistance of the same.
Furthermore, since the incisions are made in the file body only after hardening, i.e. the full file body and not the already hewn file body is hardened, the risk of warping due to hardening when producing long and thin files is considerably lower when working according to the invention.
It is also known that it is practically impossible to obtain the theoretically correct profile of the file teeth when hewing files, because the one-sided chisels required for the production of such a profile with only one ball do not prove themselves in practice.
The invention is explained as an example with reference to the drawing. 1 shows the file tooth profile of the file F, represented by the line a, which is intended to machine the workpiece A in the direction indicated by the arrow. It represents the theoretically correct profile shape. The back angle a should be about 20, the wedge angle ss about 63 and the chest angle g7. Such tooth profiles would make excellent files. Fig. 2 shows the tooth profile used in practice (line b), which results from the fact that always obtuse-angled chisels must be used. While the theoretically correct chest angle g 16 should lie behind the vertical, in the case of FIG. 27 it lies in front of the vertical, which results in a difference of 23 to the disadvantage of the file.
The difference between the wedge angle ss of the real tooth profile (70) and the theoretical wedge angle (63) is relatively small. The back angle α of the real tooth profile is 36 compared to 20 of the theoretical back angle.
The real file tooth therefore requires a considerably greater force than the theoretical one in order to achieve the same cutting performance due to its larger cutting angle (a + ss) or due to its upright position when making files.
This difficulty is also eliminated when using the method according to the invention, because in this case the profile of the end face, i.e. H. the circumferential surface of the hard steel disks used as tools, of course, in any desired, d. H. can be designed appropriately.
For the production of files according to the invention, the file bodies can be guided past rotating hard disks step by step and briefly pressed against the disks in each step to make the necessary incisions.
In general, it is expedient to move the file body past a group of disks, which consist of completely identical disks working under the same conditions, whereby the distance from disk to disk is a multiple of the distance between two parallel and adjacent cuts in the surface of the File body must be. In this case, too, the file body is gradually moved past the group of discs and briefly pressed against it with each cut.
It is also possible to use several groups of discs which are arranged one after the other and past which the file bodies are guided one after the other. These disc groups can either always consist of the same and work under the same conditions the discs or there can be different discs in different groups, eg. B. come with ver different diameters or different profiles end face for use. In addition, the Arbeitsbedin conditions of the discs in different groups, z. B. in terms of the circumferential speed and in terms of contact pressure, be different.
The arrangement of several groups of discs is particularly useful when z. B. two-cut files are to be made forth, the basic cut then being incorporated through the first group of discs and then the cross cut through the second group of discs. Such arrangements can also be used with advantage when incisions have to be worked into several surfaces of the Feilenkör pers, one or two disc groups can be provided one after the other for processing each surface.
If it is the processing of Feilenkör pern with curved surfaces, such. B. to the processing of semicircular, round or oval Fei steering bodies, these are rotated at the same time to incorporate the required incisions while pressing against the discs or groups of discs.
But it is also possible to work with fixedly arranged file bodies and gradually lead past the discs or groups of discs. In this case, the disks used as tools, either individually or in groups, must be briefly pressed against the file body at each step to make the incisions.