DE102007009711A1

DE102007009711A1 - Rundschaftmeißel

Info

Publication number: DE102007009711A1
Application number: DE102007009711A
Authority: DE
Inventors: Markus Roth
Original assignee: Betek Bergbau und Hartmetalltechnik Karl Heinz Simon GmbH and Co KG DE
Current assignee: Betek GmbH and Co KG
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-03-01
Also published as: DE102007009711B4; WO2008104249A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rundschaftmeißel mit einem Meißelkopf und einem Meißelschaft, wobei der Meißelkopf eine Meißelspitze aus einem Hartwerkstoff, vorzugsweise Hartmetall, trägt, wobei die Meißelspitze eine Basis aufweist, mit der die Meißelspitze mit dem Meißelkopf verbunden ist, wobei die Basis mittelbar oder unmittelbar in Richtung der Mittellängsachse der Meißelspitze in einen konkaven Bereich übergeleitet ist, wobei der konkave Bereich der Basis abgekehrt in einen Zylinderabschnitt übergeht. Um einen solchen Rundschaftmeißel gewichtsoptimiert auslegen zu können, ohne dabei eine signifikante Beeinträchtigung der Festigkeit zu bewirken, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der konkave Bereich eine elliptische Kontur aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Rundschaftmeißel mit einem Meißelkopf und einem Meißelschaft, wobei der Meißelkopf eine Meißelspitze aus einem Hartwerkstoff, vorzugsweise Hartmetall trägt, wobei die Meißelspitze eine Basis aufweist, mit der die Meißelspitze mit dem Meißelkopf verbunden ist, wobei die Basis mittelbar oder unmittelbar in Richtung der Mittellängsachse der Meißelspitze in einen konkaven Bereich übergeleitet ist, wobei der konkave Bereich der Basis abgekehrt in einen Zylinderabschnitt übergeht.
Ein derartiger Rundschaftmeißel ist aus der DE 600 27 186 T2 bekannt. In diesem Dokument sind Rundschaftmeißel beschrieben, wie sie beispielsweise in Bergbau- oder Straßenfräsmaschinen Verwendung finden. Diese Rundschaftmeißel besitzen an ihrem Meißelkopf eine napfförmige Vertiefung, in die eine Hartmetall-Meißelspitze eingelötet ist.
Die Meißelspitze weist eine Basis mit einem zylindrischen Bereich und einem daran angeschlossenen Befestigungsansatz auf. Der Befestigungsansatz ist in die napfförmige Vertiefung des Meißelkopfes eingelötet. An den zylindrischen Bereich schließt sich ein konkaver Bereich mit konstantem Krümmungsradius an. Dieser geht dann wiederum in einen zylindrischen Spitzenbereich über.
Derartige Rundschaftmeißel sind auf schnell drehenden Schneidkörpern außenliegend befestigt. Zur Reduzierung von Fliehkräften besteht ein ständiges Bestreben die Rundschaftmeißel gewichtsoptimiert auszubilden, ohne dabei unzulässige Stabilitätseinbußen hinnehmen zu müssen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Rundschaftmeißel der Eingangs erwähnten Art zu schaffen, der diesen Anforderungen gerecht wird.
Diese Aufgabe wir dadurch gelöst, dass der konkave Bereich eine elliptische Kontur aufweist.
Bei der Erfindung wurde bei der Gewichtsreduzierung im Bereich der Meißelspitze angesetzt; mithin also dort, wo im Betrieb die größten Fliehkräfte ansetzen und eine Gewichtsreduzierung effektiv ist. Der Erfinder hat anstelle der im Stand der Technik üblichen konstanten Krümmung einen elliptischen Verlauf des konkaven Bereiches gewählt. Dieser Krümmungsverlauf ermöglicht eine schlanke Geometrie des konkaven Bereiches, insbesondere in dem der Basis zugewandten Abschnitt. Auf diese Weise lassen sich deutliche Material- und damit Gewichtseinsparungen verwirklichen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der Übergangsbereich zwischen dem konkaven Bereich und dem endseitigen Zylinderabschnitt einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Spannungsverlauf ergibt. Damit kann bei geringerem Gewicht eine im Wesentlichen gleich bleibende oder nur geringfügig reduzierte Festigkeit für die Meißelspitze erreicht werden.
Die materialsparende Auslegung der Meißelspitze wird insbesondere dann erreicht, wenn vorgesehen ist, dass die elliptische Kontur des konkaven Bereiches von einer Ellipse erzeugt wird, deren große Halbachse sich in Richtung der Mittellängsachse der Meißelspitze und parallel zu dieser erstreckt.
Gemäß einer bevorzugten Erfindungsausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass das Maß der mit dem konkaven Bereich geschaffenen Radiusverjüngung der Meißelspitze kleiner ist als die kleine Halbachse der erzeugenden Ellipse und dass der konkave Bereich am basisseitigen Ende über einen Rundungsübergang mit konvexer Wölbung in einen zylindrischen Bund übergeleitet ist. Auf diese Weise wird auch ein spannungsoptimierter Übergang zur Basis geschaffen.
Wenn zudem vorgesehen ist, dass die elliptische Kontur tangential in den Zylinderabschnitt übergeht, dann ist am vorderseitigen Ende ein kantenfreier Übergang mit guten Festigkeitseigenschaften erreicht.
Im Praxiseinsatz hat sich gezeigt, dass gute Werkzeugeigenschaften dann erreichbar sind, wenn vorgesehen ist, dass das Maßverhältnis: X = große Halbachse (I1/2):kleine Halbachse (I2/2)im Bereich zwischen 1,2 und 4,2 liegt, wobei die große Halbachse (I1/2) und die kleine Halbachse (I2/2) jeweils die den konkaven Bereich erzeugende Ellipse betreffen.
Eine weitere Materialeinsparung lässt sich dadurch erreichen, dass die Basis eine Aufstandsfläche aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Mittellängsachse der Meißelspitze erstreckt, dass in die Aufstandsfläche eine Vertiefung eingebracht ist, dass die die Vertiefung bildende Vertiefungskontur von einem Teil-Ellipsoid gebildet ist, wobei mit der elliptischen Geometrie wieder eine spannungsoptimierte Auslegung erreicht ist. Bei dieser Ausführung lässt sich keine signifikante Beeinträchtigung der Werkzeugfestigkeit erkennen.
Dies wird insbesondere noch dann unterstützt, wenn vorgesehen ist, dass die Vertiefungskontur über einen konvex gewölbten Übergangsbereich in die Aufstandsfläche übergeleitet ist.
Eine weitere bevorzugte Erfindungsausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen dem konkaven Bereich und der Basis zueinander beabstandete Eintiefungen in die Meißelspitze eingebracht sind. Diese Eintiefungen bringen zunächst eine deutliche Materialeinsparung. Darüber hinaus führt die Anordnung der Eintiefungen im Übergangsbereiche dazu, dass die hoch belastete Zone des konkaven Bereiches durch Verschiebung von Spannungslinien entlastet wird.
Bei der Formgebung der Eintiefungen hat sich gezeigt, dass besonders gute Ergebnisse dadurch erreichbar sind, wenn vorgesehen ist, dass die Eintiefungen in Richtung der Mittellängsasche der Meißelspitze eine größere Erstreckung als in deren Umfangsrichtung aufweisen. Insbesondere haben sich tropfenförmige Eintiefungen als vorteilhaft erwiesen.
Aus Fertigungsgründen erweist sich eine sinter-presstechnisch optimiert ausgelegte Werkzeuggestaltung als vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet, ist, dass die Eintiefungen radial nach außen geöffnet sind (Erweiterungen).
Bei dieser Ausführung lässt sich im Werkzeugeinsatz auch ein günstiger Abfluss des Abraumaterials beobachten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Meißelspitze in Seitenansicht;
2 eine Meißelspitze in perspektivischer Darstellung und
3 eine Meißelspitze in perspektivischer Darstellung.
In der 1 ist eine rotationssymmetrische Meißelspitze 10 dargestellt, die eine Basis 11 mit einer horizontalen Aufstandsfläche 11.1 aufweist. Im Mittenbereich der kreisrunden Aufstandsfläche 11.1 ist eine Eintiefung 11.2 vorgesehen. Die Vertiefungskontur 11.3 dieser Eintiefung 11.2 wird von einem Teil-Ellipsoid gebildet. Für eine spannungsoptimierte Gestaltung geht die Vertiefungskontur 11.3 über einen konvex gewölbten Übergangsbereich 11.4 in die Aufstandsfläche 11.1 über. Die Aufstandsfläche 11.1 wird von einem konvexen Anfasungsteil 11.5 der Basis 11 erzeugt. Dieser Anfasungsteil 11.5 geht in einen Bund 12 mit zylindrischer Geometrie über. An den Bund 12 schließt sich ein konvex gewölbter Übergangsabschnitt 13 an. Dieser ist optimiert mit einem Rundungsradius im Bereich zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise gleich 1 mm ausgestaltet. Der Übergangsabschnitt 14 ist unmittelbar in einen konkaven Bereich 15 übergeleitet. Der Übergang ist spannungsoptimiert so ausgeführt, dass der Übergangsabschnitt 14 tangential in den konkaven Bereich 15 überführt ist. Dies wird insbesondere dann möglich, wenn die kleine Halbachse (I2/2) der den konkaven Bereich erzeugenden Ellipse kleiner ist, als die durch den konkaven Bereich erzeugte Radiusverkleinerung. Diese Maßverhältnisse sind in der 1 gezeigt. Die große Halbachse (I1/2) der erzeugenden Ellipse steht parallel zu der Mittellängsachse M der Meißelspitze 10. Der konkave Bereich 15 geht absatzlos und tangential in einen Zylinderabschnitt 16 über. Durch diese Gestaltung sind Kerbspannungen zuverlässig verhindert und es lässt sich im besonderen bruchgefährdeten konkaven Bereich ein optimierter Kraftfluss erreichen.
Der Übergang zwischen dem konkaven Bereich 15 und dem Zylinderabschnitt 16 wird in der 1 mit dem Maß „h₂" angegeben. Es hat sich gezeigt, dass die Erstreckung des Zylinderabschnittes 16 im Bereich h₂ = 2 mm bis 8 mm liegen sollte, so dass gute Abspanergebnisse erzielt werden. Die Meißelspitze 10 schließt mit einem Stumpfkegel 17 ab, der in einem verrundetem Kappenabschnitt ausläuft.
In der 2 ist eine Meißelspitze 10 dargestellt, die in ihrem Aufbau der Meißelspitze 10 gemäß 1 entspricht. Diese Meißelspitze 10 weist zusätzlich Eintiefungen 19 auf, die äquidistant zueinander angeordnet und über den Meißelspitzenumfang verteilt angeordnet sind.
Die Eintiefungen 19 sind im Übergangsbereich zwischen dem konkaven Bereich 15 und der Basis 11 angeordnet. Dabei erstrecken sich die Eintiefungen 19 bis in den Rundungsübergang 14. Sie haben, wie dies die 2 zeigt eine tropfenförmige Gestalt. In der 3 ist eine zu der 2 variierte Meißelspitze 10 gezeigt. Wie die 3 zeigt, sind die Eintiefungen 19 radial mit Erweiterungen 19.1 versehen, die sich bis in den Bund 12 hinein erstrecken und so die Eintiefungen 19 radial nach außen geöffnet sind. Diese Gestaltung hat Vorteile bei der Entformung der Meißelspitze 10, wenn diese als Sinter-Pressteil hergestellt wird. Darüber hinaus kann beim Werkzeugeinsatz das Abraummaterial störungsfrei abfließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 60027186 T2 [0002]

Claims

Rundschaftmeißel mit einem Meißelkopf und einem Meißelschaft, wobei der Meißelkopf eine Meißelspitze (10) aus einem Hartwerkstoff, vorzugsweise Hartmetall trägt, wobei die Meißelspitze (10) eine Basis (11) aufweist, mit der die Meißelspitze (10) mit dem Meißelkopf verbunden ist, wobei die Basis (11) mittelbar oder unmittelbar in Richtung der Mittellängsachse (M) der Meißelspitze (10) in einen konkaven Bereich (15) übergeleitet ist, wobei der konkave Bereich (15) der Basis (11) abgekehrt in einen Zylinderabschnitt (16) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Bereich (15) eine elliptische Kontur aufweist.
Rundschaftmeißel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elliptische Kontur des konkaven Bereiches von einer Ellipse erzeugt wird, deren große Halbachse sich in Richtung der Mittellängsachse (M) der Meißelspitze (10) und parallel zu dieser erstreckt.
Rundschaftmeißel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß der mit dem konkaven Bereich (15) geschaffenen Radiusverjüngung der Meißelspitze (10) kleiner ist als die kleine Halbachse der erzeugenden Ellipse.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Bereich (15) am basisseitigen Ende über einen Rundungsübergang (14) mit konvexer Wölbung in einen zylindrischen Bund (12) übergeleitet ist.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elliptische Kontur tangential in den Zylinderabschnitt (16) übergeht.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Maßverhältnis: X = große Halbachse (I1/2):kleine Halbachse (I2/2)im Bereich zwischen 1,2 und 4,2 liegt, wobei die große Halbachse (I1/2) und die kleine Halbachse (I2/2) jeweils die den konkaven Bereich erzeugende Ellipse betreffen.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (11) eine Aufstandsfläche (11.1) aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Mittellängsachse der Meißelspitze (10) erstreckt, dass in die Aufstandsfläche (11.1) eine Vertiefung (11.2) eingebracht ist, und dass die die Vertiefung (11.2) bildende Vertiefungskontur (11.3) von einem Teil-Ellipsoid gebildet ist.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungskontur (11.3) über einen konvex gewölbten Übergangsbereich (11.4) in die Aufstandsfläche (11.1) übergeleitet ist.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Übergangsbereich zwischen dem konkaven Bereich (15) und der Basis (11) zueinander beabstandete Eintiefungen (19) in die Meißelspitze (10) eingebracht sind.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintiefungen (19) in Richtung der Mittellängsasche der Meißelspitze (10) eine größere Erstreckung als in deren Umfangsrichtung aufweisen.
Rundschaftmeißel nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintiefungen (19) radial nach außen geöffnet sind (Erweiterungen (19.1)).