CH687182A5 - Wendemesser. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Wendemesser, insbesondere Wendehobelmesser mit flachem in Längsrichtung konstantem Querschnittsprofil und zwei distal zentrisch-symmetrisch oder achssymmetrisch angeordneten Schneiden, welches Wendehobelmesser eine Quererstreckung von kleiner als      25 mm aufweist und in einem Messerträger durch längsgerichtete, gegenseitig passungsgemäss zusammenwirkende Vorsprünge bzw. Vertiefungen in einer vorgesehenen Position einsetzbar bzw. mit diesem verbindbar ist, zur Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe. 



  Gattungsgemässe Wendemesser werden in Schneidwerkzeugen zur zumeist flächigen Abtragung dünner Schichten von nichtmetallischen Werkstoffen verwendet. Eine genaue, senkrecht zur Schneidkante verschiebungssichere Einsetzung in den vorzugsweise walzenförmigen Messerträgern unter Bildung des Schneidwerkzeuges erfolgt dabei mittels Führungsrippen bzw. Vorsprüngen oder Vertiefungen, die mit zugeordneten Positioniernuten bzw. Vertiefungen oder Vorsprüngen des Messers im Eingriff stehen. Derartige, oft mit hoher Umdrehungszahl rotierende Schneidwerkzeuge, die insbesondere in Hobeleinrichtungen zur Bearbeitung von Holz, Holzfaserplatten, Kunststoffteilen, beispielsweise Verbundteile und dgl. verwendet werden können, sind auch aus der EP-B 0 117 991 bekannt. 



  Um auch nach einem Wenden oder einem Wechsel der Messer gleiche Spantiefen oder Abtragungen beim Einsatz sicherzustellen, wird das im Querschnitt oft nur wenige Millimeter Dicke aufweisende Messer mit einem genauen, oft durch Schleifen hergestellten und zu den Schneiden zentrosymmetrisch oder achssymmetrisch ausgebildeten Profil, enthaltend zumindest eine Nut oder einen Vorsprung, die/der in ausreichender bzw. grosser Verzahnungstiefe mit dem Messerträger passgenau in Verbindung stehen, hergestellt. 



  Ein zumindest teilweises Erstellen eines für ein Wendemesser erforderlichen Querschnittsprofiles durch Walzen ist an Vormaterial aus legiertem Werkzeugstahl mit einem Legierungsanteil unter    5 Gew.-% möglich. Derartige kostengünstig hergestellte und thermisch vergütete Messer haben jedoch den Nachteil einer geringeren Haltbarkeit der Schneiden bzw. Schneidkanten. Es wurde schon versucht, die Wendemesser aus Schnellarbeitsstahl zu fertigen. Herstellungstechnisch sind dabei jedoch die Nachteile gegeben, dass der Werkstoff ein zu einer genauen Walzung des gewünschten Profiles zu geringes Umformvermögen aufweist, daher ein Grossteil der Nuten bzw. Vorsprünge durch Schleifen auszubilden sind und beim Vergüten bzw. Härten und Anlassen der Messer ein grosser Verzug derselben auftreten kann, wodurch zusätzliche hohe Nacharbeitskosten entstehen.

  Im praktischen Einsatz der Wendemesser aus Schnellarbeitsstahl war zwar die Haltbarkeit der Schneide durchaus zufriedenstellend, es traten jedoch von den Innenkanten der Vertiefungen oder den Querschnittsänderungen ausgehend Dauerrisse auf, die vorzeitig zum Messerbruch führten. Weiters wurde versucht, Wendemesser aus Hartmetall herzustellen. Beim Sintern der Formkörper bzw. der Grünlinge ist jedoch in nachteiliger Weise ein grosser Verzug der Teile gegeben, der zusätzlich zu den hohen Erstellungskosten die Schleifkosten am Messer wesentlich  vergrössert. Derartige Wendemesser weisen auch eine erhöhte Bruchgefahr und bei rotierenden Schneidwerkzeugen eine Verletzungsgefahr durch weggeschleuderte Messerpartikel auf. 



  Messerköpfe bzw. Messerwalzen mit spiralförmiger Schneide erfordern gekrümmte Messerkanten, wobei die im wesentlichen parabolische Schneidkantenkrümmung durch einen aufwendigen Schleifvorgang (DE-PS 3 629 157) an einem stabilen Messerteil oder durch hochkantiges Formbiegen und Fixieren eines dünnen Messerstreifens in einer dafür geformten Walzenausnehmung (EP-A1 0 362 830) gebildet werden kann. Zu einer kostengünstigen Ausbildung eines mit dem Messerkopf formschlüssig verbindbaren Messers wurde bereits vorgeschlagen, eine Eingriffsprofilierung unmittelbar durch Ausprägungen eines Messerbandes zu erstellen (DE-A1 4 013 050). Weiters sind Wendemesser mit einer für deren Verankerung ausgebildeten Querschnittsform, beispielsweise aus der US-PS 4 610 285 und der CH-PS 598 925), bekannt, wobei diese Schneidplättchen bzw. Messer aus Schneidwerkstoff gebildet sind.

  Allen bekannten Wendemessern mit profiliertem Querschnitt sind jedoch die Nachteile gemeinsam, dass deren Herstellung aufgrund der Werkstoffeigenschaften aufwendig ist und bei ausreichender Materialhärte Probleme bei einer Bearbeitung und Bruchgefahr im praktischen Einsatz gegeben sind. 



  Es wurde auch schon vorgeschlagen, ein Kreismesserblatt mit drei konzentrischen Zonen, die durch Schweissung miteinander verbunden sind, herzustellen (DE-OS 2 739 946). Die die Schneidzähne beinhaltende Aussenzone aus Schnellarbeitsstahl ist dabei durch aufwendige Schweissungen, gegebenenfalls Pufferschweissungen, zur Vermeidung einer durch Kohlenstoffdiffusion gebildeten versprödeten Schicht mit einer Mittelzone und/oder einer Innenzone des Kreissägeblattes verbunden. Eine Biegung des Sägeblattes kann jedoch trotz dieser Mittelzone oder Pufferschweissungen zu Brüchen desselben führen. 



  Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und setzt sich zum Ziel, die Nachteile der bekannten Messer zu beseitigen und ein Wendemesser mit wesentlich verbesserten Gebrauchseigenschaften zu erstellen. 



  Dieses Ziel wird bei einem gattungsgemässen Gegenstand der eingangs genannten Art, welcher gekennzeichnet ist durch einen in Längsrichtung des Messers angeordneten zentrischen Trägerteil aus zähfestem Werkstoff und zwei im Querschnitt distalen, mit diesem metallisch durch Schweissung unlösbar verbundenen, die Schneiden bildenden Arbeitsteilen aus hochlegiertem Werkzeugstahl mit einem Legierungsanteil über 10 Gew.-%, insbesondere Schnellarbeitsstahl gemäss DIN 17007 Werkstoffnummernklasse 32 und 33, erfindungsgemäss gelöst. 



  Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass einerseits der Bereich des Messers, welcher einen profilierten Querschnitt mit Vertiefungen und innenliegenden Kanten aufweist, aus einer gut walzumformbaren Legierung, z.B. DIN Werkstoff Nr. 1.2241 oder Werkstoff Nr. 1.8159, gefertigt ist, welches Legierungsmaterial im vergüteten Zustand eine hohe Biegbruchzähigkeit aufweist und damit auch den auftretenden Belastungen im zentrischen Teil einen besonders hohen Widerstand entqegensetzt. Andererseits sind die Arbeitsteile bzw. die Schneidkanten aus gehärtetem und angelassenem Werkzeug- oder Schnellarbeitsstahl mit einem hohen Legierungsanteil und dabei mit hoher Verschleissfestigkeit gebildet, der auch bei höheren  Arbeitstemperaturen, welche insbesondere bei der Bearbeitung von Spanplatten und Schichtwerkstoffen entstehen können, keine Härteabnahme erfährt.

   Dabei ist es wichtig, dass zwischen dem Trägerteil und den Arbeitsteilen eine metallische Verbindung durch Schweissen besteht. Lötverbindungen wie diese bei einer Befestigung von Hartmetallkanten erforderlich sind, können, wie sich herausstellte, nicht angewendet werden, weil diese keine ausreichende Festigkeit haben und zu Lötbrüchen führen. 



  Bevorzugt werden der Werkstoff des Trägerteiles und der Werkstoff der Arbeitsteile derart gewählt, dass nach einer Wärmebehandlung bestehend aus einem Austenitisieren, einem verstärkten Abkühlen und einem vorzugsweise mindestens zweimaligen Anlassen des dreiteiligen Wendemessers eine Materialhärte des Trägerteiles von 40 bis 45 HRC und eine Materialhärte der Arbeitsteile von 62 bis 64 HRC gegeben sind. In einfacher Weise kann dabei der Fachmann eine Werkstoffkombination festlegen, welche speziellen Anforderungen besonders gut entspricht. 



  Wenn, wie weiters in günstiger Weise vorgesehen, der die Arbeitsteile bildende Werkzeug- oder Schnellstahl in Gew.-% 0,05 bis 2,0, vorzugsweise 0,1 bis 1,2, Aluminium enthält, kann, wie überraschend gefunden wurde, eine Anlassbehandlung mit höheren Temperaturen angewendet werden, wodurch das Material des zentrischen Trägerteiles eine nicht erwartet hohe Biegewechselfestigkeit erhält und es wird eine besonders gute Verschweissbarkeit mit überragender Festigkeit der Schweissnähte erreicht. 



  Eine Desintegration der Teile kann sicher verhindert werden, wenn die metallischen, durch Schweissung gebildeten unlösbaren Verbindungen der Arbeitsteile mit dem Trägerteil durch Plasma,  insbesondere durch Elektronenstrahl erstellte Schweissnähte sind. 



  Sowohl für die Bruchsicherheit eines gegebenenfalls durch Vertiefungen geschwächten Arbeitsteiles als auch für die Dauerfestigkeit der Verbindung mit dem Trägerteil hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn im Querschnittsprofil die Schweissnähte einen Abstand A von den Schneidkanten aufweisen, bei welchem eine örtliche Messerdicke D vorliegt, die grösser als der 0,6fache, vorzugsweise 0,8fache, Schneidenabstand ist bzw. bei welchem die Beziehung D/A einen Wert von grösser als 0,6, vorzugsweise grösser als 0,8 ergibt. 



  Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. 



  Es zeigen Fig. 1 bis Fig. 5 erfindungsgemässe Wendemesser im Querschnitt. In allen Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile. 



  Fig. 1 zeigt ein Wendemesser 1 im Querschnitt, bei welchem der Trägerteil 2 im Zugbereich zentrisch eine trapezförmige Vertiefung 4, eine sogenannte Trapezführung, aufweist, welcher eine plane Stützfläche gegenüberliegt. Die Schneidkanten 5 und 5 min  sind dabei von der Führung bzw. Vertiefung jeweils gleich weit entfernt und  liegen in den Arbeitsteilen 3 und 3 min , welche jedoch im Vergleich miteinander unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen. Für die Haltbarkeit bzw. die Gebrauchseigenschaften des Wendemessers ist das Ausmass der Arbeitsteilquerschnittsflächen von geringer Bedeutung, solange die Schweissnähte 7 und 7 min einen Abstand A bzw. A min  von der Schneidkante 5 bzw. 5 min aufweisen, bei welcher eine örtliche Messerdicke D bzw. D min gegeben ist, die grösser als 0,6 x A bzw. A min  ist.

  Beim gegenständlichen Messer beträgt der Wert für D/A und D min /A min  jeweils 0,92. 



  Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines Wendemessers 1, welches im Druckspannungsbereich im Trägerteil 2 eine konkave Trapezführung 4 und gegenüberliegend eine ebene Pressfläche aufweist. 



  In Fig. 3 ist der Querschnitt eines Messers 1 mit einem Vorsprung 4 als Passungsmittel bzw. einer Konvexführung 4 im Trägerteil schematisch dargestellt. Derartige Ausführungsformen von Messern sind besonders biegestabil, wobei die Schweissnähte 7 und 7 min  leicht herstellbar sind und die Position des Schweissmittels bei der Herstellung bedeutungslos ist. 



  Fig. 4 zeigt eine Messerform im Querschnitt, welche besonders für hohe Beanspruchungen vorgesehen werden kann. Im Trägerteil 2 ist beidseitig je eine Vertiefung 4 und 4 min   angeordnet, wobei der runden Konkavführung 4 die Passungsfunktion zukommt. 



  Die Fig. 5 zeigt ein Wendehobelmesser 1 mit einer für höchste Präzision ausgebildeten und beste Gebrauchseigenschaften bewirkenden Querschnittsform. Die Quererstreckung bzw. der Abstand der beiden Schneidkanten 5 und 5 min   beträgt 12 mm, die grösste Profilbreite und die Messerdicke betragen 2,7 mm und 22,0 mm. Der  Trägerteil 2 ist als Walzprofil mit einem Vorsprung 4 und einer Vertiefung 4 min  in zentrischer Anordnung ausgeführt. Wird der die Haltbarkeit des Tri-Verbund-Wendehobelmessers 1 wichtige Wert D/A, also ein theoretischer Schweissnahtabstand zu örtlicher Messerdicke, ermittelt und dessen jeweilige Grösse von der Schneidkante 5 in Richtung Achse bzw. Führung 4 in Betracht gezogen, so ist festzustellen, dass der Wert vorerst von der Schneidkante 5, 5 min  weg im Keilbereich des Arbeitsteiles 3, 3 min  die gleiche Höhe von 1,1 aufweist.

   In Richtung zum Zentrum fällt dieser Wert durch eine eingearbeitete Spannut 6 auf 0,58 ab und steigt in der Folge wieder auf 0,98 an. Für eine vorzusehende Schweissnaht 7, 7 min   zur Verbindung des Trägerteiles 2 und der Arbeitsteile 3, 3 min  ist somit der Bereich der Spannut 6 auszuscheiden und eine Ausführungsform gemäss Darstellung im rechten oder im linken Teil von Fig. 5 zu wählen, um vorteilhafte Gebrauchseigenschaften des Wendehobelmessers 1 zu erreichen. 

Claims (9)

1. Wendemesser (1),insbesondere Wendehobelmesser, mit flachem in Längsrichtung konstantem Querschnittsprofil und zwei distal zentrisch-symmetrisch oder achssymmetrisch angeordneten Schneiden, welches Wendehobelmesser eine Quererstrekkung von kleiner als 25 mm aufweist und in einem Messerträger, durch längsgerichtete, gegenseitig passungsgemäss zusammenwirkende Vorsprünge bzw.

Vertiefungen (4, 4 min ) in einer vorgesehenen Position einsetzbar bzw. mit diesem verbindbar ist, zur Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe, gekennzeichnet durch einen in Längsrichtung des Messers angeordneten zentrischen Trägerteil (2) aus zähfestem Werkstoff und zwei im Querschnitt distalen, mit diesem metallisch durch Schweissung (7, 7 min ) unlösbar verbundenen, die Schneiden (5, 5 min ) bildenden Arbeitsteilen (3, 3 min ) aus hochlegiertem Werkzeugstahl mit einem Legierungsanteil über 10 Gew.-%.

2.

Wendemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Trägerteiles (2) und der Werkstoff der Arbeitsteile (3, 3 min ) derart gewählt sind, dass nach einer Wärmebehandlung bestehend aus einem Austenitisieren, einem Verstärken und einem vorzugsweise mindestens zweimaligen Anlassen des dreiteiligen Wendemessers (1) eine Materialhärte des Trägerteiles von 40 bis 45 HRC und eine Materialhärte der Arbeitsteile von 62 bis 64 HRC gegeben sind.

3. Wendemesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Arbeitsteile (3, 3 min ) bildende Werkzeugstahl, insbesondere Schnellstahl in Gew.-% 0,05 bis 2,0, vorzugsweise 0,1 bis 1,2, Aluminium enthält.

4.

Wendemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen, durch Schweissung (7, 7 min ) gebildeten unlösbaren Verbindungen der Arbeitsteile (3, 3 min ) mit dem Trägerteil (2) durch Plasma, insbesondere durch Elektronenstrahl erstellte Schweissnähte sind.

5. Wendemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnittsprofil die Schweissnähte (7) einen ersten Abstand (A) von den Schneidkanten (5) aufweisen, bei welchem eine örtliche erste Messerdicke (D) vorliegt, die grösser als der 0,6fache, vorzugsweise 0,8fache, Schneidenabstand ist, bzw. bei welchem das Verhältnis der ersten Messerdicke (D) zum ersten Abstand (A) einen Wert von grösser als 0,6, vorzugsweise grösser als 0,8, ergibt.

6.

Wendemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Schneiden (5, 5 min ) die diese bildenden Seitenflächen der Arbeitsteile (3, 3 min ) eine Hartstoffschicht tragen, welche eine Dicke von höchstens 6 mu m, vorzugsweise von unter 4 mu m, aufweist.

7. Wendemesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht insbesondere durch CVD- oder PVD-Verfahren aufgebracht ist und aus Karbiden und/oder Nitriden und/oder Oxiden oder Mischungen bzw. Verbindungen derselben gebildet ist.

8. Wendemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Quererstreckung von kleiner als 20 mm aufweist.

9. Wendemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsteile (3, 3 min ) aus Schnellstahl gemäss DIN 17007 Werkstoffnummernklasse 32 und 33 bestehen. 1. Wendemesser (1),insbesondere Wendehobelmesser, mit flachem in Längsrichtung konstantem Querschnittsprofil und zwei distal zentrisch-symmetrisch oder achssymmetrisch angeordneten Schneiden, welches Wendehobelmesser eine Quererstrekkung von kleiner als 25 mm aufweist und in einem Messerträger, durch längsgerichtete, gegenseitig passungsgemäss zusammenwirkende Vorsprünge bzw.

Vertiefungen (4, 4 min ) in einer vorgesehenen Position einsetzbar bzw. mit diesem verbindbar ist, zur Bearbeitung nichtmetallischer Werkstoffe, gekennzeichnet durch einen in Längsrichtung des Messers angeordneten zentrischen Trägerteil (2) aus zähfestem Werkstoff und zwei im Querschnitt distalen, mit diesem metallisch durch Schweissung (7, 7 min ) unlösbar verbundenen, die Schneiden (5, 5 min ) bildenden Arbeitsteilen (3, 3 min ) aus hochlegiertem Werkzeugstahl mit einem Legierungsanteil über 10 Gew.-%. 2.

Wendemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Trägerteiles (2) und der Werkstoff der Arbeitsteile (3, 3 min ) derart gewählt sind, dass nach einer Wärmebehandlung bestehend aus einem Austenitisieren, einem Verstärken und einem vorzugsweise mindestens zweimaligen Anlassen des dreiteiligen Wendemessers (1) eine Materialhärte des Trägerteiles von 40 bis 45 HRC und eine Materialhärte der Arbeitsteile von 62 bis 64 HRC gegeben sind. 3. Wendemesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Arbeitsteile (3, 3 min ) bildende Werkzeugstahl, insbesondere Schnellstahl in Gew.-% 0,05 bis 2,0, vorzugsweise 0,1 bis 1,2, Aluminium enthält. 4.

Wendemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallischen, durch Schweissung (7, 7 min ) gebildeten unlösbaren Verbindungen der Arbeitsteile (3, 3 min ) mit dem Trägerteil (2) durch Plasma, insbesondere durch Elektronenstrahl erstellte Schweissnähte sind. 5. Wendemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnittsprofil die Schweissnähte (7) einen ersten Abstand (A) von den Schneidkanten (5) aufweisen, bei welchem eine örtliche erste Messerdicke (D) vorliegt, die grösser als der 0,6fache, vorzugsweise 0,8fache, Schneidenabstand ist, bzw. bei welchem das Verhältnis der ersten Messerdicke (D) zum ersten Abstand (A) einen Wert von grösser als 0,6, vorzugsweise grösser als 0,8, ergibt. 6.

Wendemesser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Schneiden (5, 5 min ) die diese bildenden Seitenflächen der Arbeitsteile (3, 3 min ) eine Hartstoffschicht tragen, welche eine Dicke von höchstens 6 mu m, vorzugsweise von unter 4 mu m, aufweist. 7. Wendemesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffschicht insbesondere durch CVD- oder PVD-Verfahren aufgebracht ist und aus Karbiden und/oder Nitriden und/oder Oxiden oder Mischungen bzw. Verbindungen derselben gebildet ist. 8. Wendemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Quererstreckung von kleiner als 20 mm aufweist. 9. Wendemesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsteile (3, 3 min ) aus Schnellstahl gemäss DIN 17007 Werkstoffnummernklasse 32 und 33 bestehen.