DE102004050033A1

DE102004050033A1 - Schneidwerkzeug für spröde Materialien mit genuteten Schneideinsätzen

Info

Publication number: DE102004050033A1
Application number: DE200410050033
Authority: DE
Inventors: Hans Grueneis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-20

Abstract

Schneidwerkzeug zum bearbeiten spröder Materialien, bestehend aus einem metallischen Trägerkörper geringer Materialdicke der am arbeitsseitigen Ende mit Schneideinsätzen aus Hartstoffen bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze aus Hartstoffen auf der zum metallischen Trägerkörper gewandten Seite planparallele Aussparungen aufweisen und daß die Schneideinsätze aus Hartstoffen parallel zum metallischen Trägerkörper verlaufende, ebene Seitenflächen haben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug mit geometrisch definierten Schneideinsätzen. Die Werkzeuge können sowohl Hohlbohrkronen als auch Trennscheiben sein und werden vorzugsweise zum Bearbeiten von spröden Materialien wie Natursteine, Beton oder auch Mauerwerk eingesetzt.
Werkzeuge nach obiger Charakterisierung sind bekannt und müssen nicht näher beschrieben werden. Vor allem für den Anwendungsbereich Hohlbohrkronen finden sich regelmäßig Ansätze mit dem Ziel der Verbesserung der Anwendung und der Vereinfachung der Produktion derartiger Werkzeuge.

Nach US 4208154 haben Hohlbohrkronen Schneidelemente bestehend aus einem harten Schneidenteil und einem weichen, mechanisch bearbeitbarem Fußteil. In das Fußteil werden Nuten eingebracht, die eine selbstzentrierende Befestigung auf dem Rohrschaft ermöglichen. Hierbei ist die Nut im Fußteil der Schneidelemente dem jeweiligen Durchmesser der Bohrkrone angepaßt.

Nach US 4667755 werden Schneidelemente mit Hartmetallgrundkörper und polykristalliner Beschichtung zusammen mit Führungselementen in Ausnehmungen im Trägerrohr befestigt. Die Breite der Schneidelemente ist 2,5 bis 4 mm und beträgt ca. das Doppelte der Wandstärke des Trägerrohres.

Nach EP 1319455 A1 werden die polykristallinen Schneidelemente zuerst auf einen Zwischenträger gelötet, der gleichzeitig als Führungselement dient. Diese Einheit wird nachträglich mit dem Trägerrohr verbunden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in einer deutlichen Verringerung von Arbeitsschritten bei der Fertigung derartiger Werkzeuge und damit in einer erheblichen Kostenreduzierung. Besondere Bedeutung kommt der Erfindung bei der Verwendung von polykristallinen Schneideinsätzen zu, da diese nur sehr eingeschränkt bearbeitet werden können.

Die nachstehende Beschreibung bezieht sich auf Hohlbohrkronen, ist jedoch analog auch auf Trennscheiben übertragbar.

In einer seit langem bekannten Ausführungsform von Hohlbohrkronen werden die Schneideinsätze aus Hartmetall oder auch Hartmetall mit polykristalliner Beschichtung (PKD) in vorher in das Trägerrohr einzubringende Ausnehmungen eingelötet. Die Wandstärken der Trägerrohre sind gering und betragen in der Regel nur zwischen 1,5 bis 3 mm. Die mechanische Bearbeitung zur Erzeugung der Ausnehmungen ist schwierig und bedarf für jeden Bohrkronendurchmesser eine eigene Spannvorrichtung. Am Grund der Ausnehmungen entstehen Ecken mit nur geringen Radien, die bei Betrieb der Bohrkronen die Neigung zum Einreißen der Trägerrohre begünstigen.

Bei der Ausführungsform laut EP 1319455 müssen Zwischenträgerteile zur Aufnahme der PKD-Schneiden gefertigt werden. Nachdem den Zwischentägern auch eine seitliche Führungsfunktion beim Bohren zugedacht ist, müssen für unterschiedliche Durchmesser von Bohrkronen (z.B. Durchmesser 50 – 300 mm) jeweils Trägerteile mit unterschiedlichen Krümmungsradien gefertigt werden, womit ein zusätzlicher Aufwand notwendig wird.

Werden die Zwischenträger mit dem Trägerrohr verschweißt besteht die Gefahr, daß vor allem an den Enden der Schweißnähte Aufhärtungen entstehen, die das Einreißen der Rohre im Betrieb begünstigen.

Die erfindungsgemäße Ausführung einer Bohrkrone vermeidet die beschriebenen Nachteile und vereinfacht deren Produktion.

PKD-Schneideinsätze bestehen aus einem Hartmetallteil als Täger für die PKD-Schicht. Die Dicke des Hartmetallteils beträgt 3 bis 5 mm und die der PKD-Beschichtung 0,5 bis 1 mm.

Die Fertigung der Schneideinsätze aus PKD-Material erfolgt in der Weise, daß aus vorgefertigten größeren Platten die gewünschte Schneidengeometrie herausgeschnitten wird. Hierbei ist die Geometrie weitgehend frei wählbar und muß nicht nur auf den äußeren Umfang Bezug nehmen.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird beim Herausschneiden der PKD-Einsätze in einer Aufspannung zusätzlich ein U-förmiges Innenteil planparallel herausgeschnitten, was einen nur geringen Mehraufwand bedeutet. Für die eigentliche Schneide hat sich eine Rundform bewährt, da hierbei extreme Eckenbelastungen beim Schneidvorgang vermieden werden. Zusätzlich haben die Halbkreis-Schneiden beidseitige, geradlinige Schenkel.

Die Durchmesser von Hohlbohrkronen mit PKD-Schneiden können bei 10 mm beginnen und haben nach oben keine echte Begrenzung. Üblicherweise werden jedoch Durchmesser von 50 bis 300 mm anzutreffen sein. Die Wandstärke der Trägerrohre kann über den gesamten Bereich 2 mm betragen. Bei 2 mm Rohrwandstärke liegt die Breite der Schneiden bei 3,5 bis 5 mm, wobei vor allem bei einem freihändigem Einsatz der Bohrkronen eine Schneidenbreite von 5 mm vorzuziehen ist, um einen genügend großen Freischnitt zu gewährleisten.

Beträgt die Rohrwandstärke für den gesamten Durchmesserbereich 2 mm und wenn die U-förmige Aussparungen der PKD-Schneiden eine Breite von ca. 2,2 mm haben, können diese Schneidteile auf das Rohr aufgesteckt und mit diesem verlötet werden. Bei einer Tiefe der Schneidelemente von 5 mm und einer planparallelen Nut von ca. 2,2 mm treten keine Probleme mit der Radiusüberhöhung des Rohres auf, die seitliche Zentrierung ist ausreichend gut und es ist ein guter Lötspalt vorhanden.

Die seitlichen, geraden Schenkel der Schneidelemente mit ca. 6 mm Länge in axialer Richtung übernehmen während des Bohrens eine Führungsfunktion und es kann bei kleineren Durchmessern von Bohrkronen und bei Verwendung von 3 Schneidelementen auf zusätzliche Führungselemente verzichtet werden. Bei der geringen Tiefe der Schneidelemente in radialer Richtung von ca. 5 mm spielt der nicht angepaßte Radius keine Rolle, da die Rundlaufungenauigkeiten in der Regel 0,1 mm oder auch deutlich mehr betragen.

Wenn nötig können Führungselemente sehr einfach aus U-förmig gebogenen Blechen bestehen, welche ähnlich den Schneidteilen aufgesteckt und verlötet werden.

Bohrkronen für spröde Materialien haben in der Praxis negative Schneidwinkel von 10 bis 20 Grad. Bei den erfindungsgemäßen Schneidelementen wird der gewünschte Schneidwinkel während des Lötvorganges mit Hilfe einer Lehre hergestellt. Es ist jedoch auch die Verwendung einer verlorenen Lehre in Form eines U-förmig gebogenen Metallstreifens möglich. Der gebogene Metallstreifen ist einseitig in einem Winkel abgeschrägt, der dem Schneidwinkel entspricht. Werden Metallstreifen und Schneidteil gemeinsam verlötet, braucht das Schneidelement nur gegen die Schräge des Metallstreifens gedrückt zu werden und der vorgegebene Schneidwinkel stellt sich ein. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Konstruktion ist eine Abstützung der Schneideinsätze durch die verlorenen Lehren.

Um auf jede Lehre während des Lötens verzichten zu können, kann der ringförmige Rand der Bohrkronenrohre im Lötbereich der Schneidelemente mit einer, dem Schneidwinkel entsprechenden Schräge versehen werden.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert
1 : Gesamtansicht einer Hohlbohrkrone
2 : Anordnung eines Schneidelementes auf dem Bohrkronenschaft
3 : PKD-Schneideinsatz mit planparalleler Aussparung
4 : Schneideinsatz mit planparalleler und schräger Aussparung
5 : Schneideinsatz auf unbearbeitetem Bohrkronenschaft
6 : Schneideinsatz auf Bohrkronenschaft mit Ausnehmung
7 : Schneideinsatz und Stützelement auf Bohrkronenschaft
1 zeigt eine in ihrer Außenansicht dargestellte Hohlbohrkrone 1 mit dem Maschinenanschluß 2 und dem stirnseitigen Arbeitsende 3, sowie an der Stirnseite angeordnete Schneideinsätze 4
2 zeigt einen auf das stirnseitige Arbeitsende 3 aufgeschobenen Hartstoffeinsatz 4 mit Schneidenradius R und den zwei ebenen Seitenflächen 4a
3 zeigt einen PKD-Schneideinsatz 4 bestehend aus Hartmetallteil 6 und polykristalliner Schneidschicht 7 sowie der planparallelen Aussparung 8
4 zeigt einen Schneideinsatz 4 mit einer gegen die Schneidrichtung ansteigenden Aussparung 9, wobei der Winkel der Steigung α₂ dem Spanwinkel α₁ entspricht
5 zeigt einen Schneideinsatz 4, der mit Hilfe einer Lehre zur Erzielung des Spanwinkels α₁ auf einen Rohrschaft 5 aufgelötet ist
6 zeigt einen Schneideinsatz 4, der auf einen Rohrschaft 5 aufgelötet ist, wobei der Rohrschaft 5 eine unter dem Winkel α₃ schräge Anflächung 10 hat, deren Tiefe h etwa einem Viertel des Schneidenradius R entspricht. Der Winkel α₃ entspricht dem Spanwinkel α₁.
7 zeigt einen Schneideinsatz 4 der zusammen mit einer U-förmig gebogenen Lehre 11 aufgelötet ist. Dabei kommt der Schneideinsatz 4 am schrägen Seitenteil 12 der Lehre 11 zur Anlage. Der Winkel α₄ am Seitenteil der Lehre 11 entspricht dem Spanwinkel α₁.

Claims

Schneidwerkzeug zum bearbeiten spröder Materialien, bestehend aus einem metallischen Trägerkörper geringer Materialdicke der am arbeitsseitigen Ende mit Schneideinsätzen aus Hartstoffen bestückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze aus Hartstoffen auf der zum metallischen Trägerkörper gewandten Seite planparallele Aussparungen aufweisen und daß die Schneideinsätze aus Hartstoffen parallel zum metallischen Trägerkörper verlaufende, ebene Seitenflächen haben.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in den Schneideinsätzen aus Hartstoffen aus diesen selbst herausgeschnitten sind.
Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen in den Schneideinsätzen aus Hartstoffen planparallel zur Schneidrichtung verlaufen.
Schneidwerkzeug nach den Ansprüchen 1,2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Aussparungen in den Schneideinsätzen aus Hartstoffen nur geringfügig größer sind als die Dicke des metallischen Trägerkörpers.
Schneidwerkzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinsätze aus Hartstoffen mittels ihrer Aussparung auf den metallischen Trägerkörper gesteckt und verlötet sind.
Schneidwerkzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidwinkel als Auflagefläche im metallischen Trägerkörper vorgeformt ist.
Schneidwerkzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidwinkel im Nutgrund der Aussparung in den Schneideinsätzen aus Hartstoffen vorgegeben ist.
Schneidwerkzeug nach den vorhergehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Abstützelemente hinter den Schneideinsätzen aus Hartstoffen beim Lötvorgang als verlorene Lehre für den Schneidwinkel dienen.