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.
The invention relates to a reversible knife, in particular a reversible planer knife with a flat cross-sectional profile which is constant in the longitudinal direction and two cutters arranged distally centrically-symmetrically or axially symmetrically, which reversible planer knife has a transverse extension of less than 25 mm and in a knife carrier by means of longitudinally oriented, mutually matching projections or depressions in an intended position can be used or can be connected to it, for processing non-metallic materials.
Generic reversible knives are used in cutting tools for mostly flat removal of thin layers of non-metallic materials. A precise, non-displaceable insertion perpendicular to the cutting edge in the preferably roller-shaped knife carriers with formation of the cutting tool takes place by means of guide ribs or projections or depressions which are in engagement with assigned positioning grooves or depressions or projections of the knife. Such cutting tools, often rotating at high speeds, which can be used in particular in planing devices for processing wood, fiberboard, plastic parts, for example composite parts and the like, are also known from EP-B 0 117 991.
In order to ensure the same cutting depths or abrasion during use, even after turning or changing the knives, the knife, which is often only a few millimeters thick in cross-section, has an exact profile, often produced by grinding and centrosymmetric or axially symmetrical to the cutting edges, containing at least one Groove or a protrusion, which / are in a sufficient or large tooth depth with the knife holder precisely connected.
An at least partial creation of a cross-sectional profile required for a turning knife by rolling is possible on primary material made of alloyed tool steel with an alloy content of less than 5% by weight. However, such inexpensive and thermally tempered knives have the disadvantage that the cutting edges or cutting edges are less durable. Attempts have already been made to make the reversible knives from high-speed steel. From a manufacturing point of view, however, there are the disadvantages that the material has too little forming capacity for the exact rolling of the desired profile, therefore a large part of the grooves or projections have to be formed by grinding, and there is a large amount of distortion in the hardening and tempering of the knives can occur, resulting in additional high rework costs.
In practical use of the reversible knives made of high-speed steel, the durability of the cutting edge was quite satisfactory, but permanent cracks occurred from the inner edges of the recesses or changes in cross-section, which led to the knife breaking prematurely. Attempts were also made to produce reversible knives from hard metal. When the shaped bodies or the green compacts are sintered, however, there is a disadvantageous large distortion of the parts which, in addition to the high production costs, significantly increases the grinding costs on the knife. Such reversible knives also have an increased risk of breakage and, in the case of rotating cutting tools, a risk of injury due to knife particles being thrown away.
Knife heads or knife rollers with a spiral-shaped cutting edge require curved knife edges, the essentially parabolic cutting edge curvature due to an elaborate grinding process (DE-PS 3 629 157) on a stable knife part or by edgewise bending and fixing of a thin knife strip in a roll recess formed for this purpose (EP- A1 0 362 830) can be formed. For a cost-effective design of a knife that can be positively connected to the knife head, it has already been proposed to create an engagement profile directly by stamping a knife band (DE-A1 4 013 050). Furthermore, reversible knives with a cross-sectional shape designed for their anchoring are known, for example from US Pat. No. 4,610,285 and CH Pat. No. 598 925), these cutting plates or knives being formed from the cutting material.
However, all the known reversible knives with a profiled cross section have the disadvantages in common that their production is complex due to the material properties and, given sufficient material hardness, there are problems with machining and the risk of breakage in practical use.
It has also been proposed to produce a circular knife blade with three concentric zones which are connected to one another by welding (DE-OS 2 739 946). The outer zone containing the cutting teeth made of high-speed steel is connected to a central zone and / or an inner zone of the circular saw blade by means of complex welds, possibly buffer welds, to avoid an embrittled layer formed by carbon diffusion. Bending the saw blade can, however, lead to breakage of the same, despite this central zone or buffer welds.
Here, the invention seeks to remedy this and aims to eliminate the disadvantages of the known knives and to create a reversible knife with significantly improved performance properties.
This object is achieved with a generic object of the type mentioned at the outset, which is characterized by a central support part made of tough material arranged in the longitudinal direction of the knife and two workpieces made of high-alloy tool steel made of high-alloy tool steel which are distally cross-sectionally and weldably connected to this by welding Alloy content above 10% by weight, in particular high-speed steel according to DIN 17007 material number classes 32 and 33, solved according to the invention.
The advantages achieved with the invention consist in particular in the fact that, on the one hand, the area of the knife, which has a profiled cross section with depressions and internal edges, is made of an easily roll-formable alloy, e.g. DIN material no. 1.2241 or material no. 1.8159, which alloy material has a high fracture toughness in the tempered state and thus also offers a particularly high resistance to the loads occurring in the central part. On the other hand, the work parts or the cutting edges are made of hardened and tempered tool or high-speed steel with a high proportion of alloy and thereby high wear resistance, which does not decrease in hardness even at higher working temperatures, which can arise in particular when machining chipboard and layer materials.
It is important that there is a metallic connection between the support part and the working parts by welding. As it turned out, solder connections such as those required for fastening hard metal edges cannot be used because they do not have sufficient strength and lead to solder breaks.
The material of the carrier part and the material of the working parts are preferably selected such that after a heat treatment consisting of austenitizing, intensifying cooling and preferably tempering the three-part reversible knife at least twice, a material hardness of the carrier part of 40 to 45 HRC and a material hardness of the working parts of 62 to 64 HRC are given. In a simple manner, the person skilled in the art can determine a material combination which particularly well meets special requirements.
If, as is further provided in a favorable manner, the tool or high-speed steel forming the working parts contains 0.05 to 2.0, preferably 0.1 to 1.2,% by weight of aluminum, as has surprisingly been found, one can Tempering treatment at higher temperatures can be used, which gives the material of the central support part an unexpectedly high flexural fatigue strength and particularly good weldability with outstanding strength of the weld seams.
Disintegration of the parts can be reliably prevented if the metallic, inseparable connections between the working parts and the carrier part formed by welding are welding seams created by plasma, in particular by electron beam.
Both for the fracture resistance of a working part, possibly weakened by depressions, and for the fatigue strength of the connection to the carrier part, it has proven to be particularly advantageous if the weld seams are at a distance A from the cutting edges in the cross-sectional profile, at which a local knife thickness D is present, which is greater than 0.6 times, preferably 0.8 times, the cutting edge spacing or at which the relationship D / A gives a value of greater than 0.6, preferably greater than 0.8.
In the following, the invention is explained in more detail with the aid of drawings which only show execution routes.
1 to 5 show reversible knives according to the invention in cross section. In all figures of the drawing, the same reference numerals designate the same or corresponding parts.
1 shows a reversible knife 1 in cross section, in which the carrier part 2 has a trapezoidal depression 4, a so-called trapezoidal guide, centrally in the pulling area, which is opposite a flat support surface. The cutting edges 5 and 5 min are each equally far away from the guide or recess and lie in the working parts 3 and 3 min, which, however, have different cross-sectional areas in comparison with one another. The dimensions of the working part cross-sectional areas are of little importance for the durability or the usage properties of the turning knife, as long as the weld seams 7 and 7 min are at a distance A and A min from the cutting edge 5 and 5 min at which a local knife thickness D and D min is given which is greater than 0.6 x A or A min.
For the knife in question, the value for D / A and D min / A min is 0.92 each.
Fig. 2 shows the cross section of a reversible knife 1, which has a concave trapezoidal guide 4 in the compressive stress area in the carrier part 2 and opposite a flat pressing surface.
In Fig. 3 the cross section of a knife 1 with a projection 4 as a fitting means or a convex guide 4 in the carrier part is shown schematically. Such embodiments of knives are particularly resistant to bending, the weld seams being easy to produce for 7 and 7 minutes and the position of the welding means being insignificant during manufacture.
Fig. 4 shows a knife shape in cross section, which can be provided especially for high loads. A recess 4 and 4 min are arranged on both sides in the carrier part 2, the round concave guide 4 having the fitting function.
5 shows a reversing planer knife 1 with a cross-sectional shape designed for maximum precision and effecting the best usage properties. The transverse extension or the distance between the two cutting edges 5 and 5 min is 12 mm, the largest profile width and the knife thickness are 2.7 mm and 22.0 mm. The carrier part 2 is designed as a rolled profile with a projection 4 and a recess 4 min in a central arrangement. If the value D / A, the theoretical weld seam distance from the local knife thickness, which is important for the durability of the tri-compound reversing planer knife 1 is determined and its respective size from the cutting edge 5 in the direction of the axis or guide 4 is taken into account, it can be determined that the value initially away from the cutting edge 5, 5 min in the wedge area of the working part 3, 3 min has the same height of 1.1.
In the direction of the center, this value drops to 0.58 due to an integrated flute 6 and subsequently rises again to 0.98. For a weld seam 7, 7 min to be provided for connecting the carrier part 2 and the working parts 3, 3 min, the area of the flute 6 must therefore be eliminated and an embodiment as shown in the right or left part of FIG. 5 selected in order to have advantageous usage properties of the To reach planer knife 1.