DE102011056363A1

DE102011056363A1 - Polygonförmige werkzeugpicke aus carbid

Info

Publication number: DE102011056363A1
Application number: DE102011056363A
Authority: DE
Inventors: Jopseph Fader; Kenneth Monyak
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2011-01-03
Filing date: 2011-12-13
Publication date: 2012-07-26
Also published as: AU2011253551A1; CN102535561A; PL397702A1; CA2757795A1; US20120167420A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine polygonale Werkzeugpicke, die vollständig aus einem einzigen harten Material hergestellt ist, einschließlich eines Kopfes, einer Schulter, die sich von dem Kopf nach hinten erstreckt und ein äußeres Maß hat, das zumindest so groß ist wie ein größtes Außenmaß des Kopfes, wobei ein Schaft sich von der Schulter aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das kleiner als das Außenmaß der Schulter ist, und wobei der Kopf, die Schulter, der Schaft und das Endstück jeweils eine Mehrzahl von Flächen haben, wobei zumindest ein Paar von gegenüberliegenden Flächen parallel zueinander ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugpicke, die eine insgesamt polygonale Form hat und die vollständig aus einem harten Material, wie zum Beispiel aus Sintercarbid („Carbid”) hergestellt ist, und insbesondere auf eine Carbidwerkzeugpicke, die eine polygonale Form über Ihre gesamte Länge hinweg hat und die in einem Rad montierbar ist, welches für die Herstellung von Mikrogräben bzw. schmalen Gräben verwendet wird.
HINTERGRUND
In der folgenden Diskussion des technischen Hintergrundes wird auf gewisse Strukturen und/oder Verfahren Bezug genommen. Die folgenden Hinweise sollten jedoch nicht als ein Zugeständnis ausgelegt werden, dass diese Strukturen und/oder Verfahren Stand der Technik bilden. Der Anmelder behält sich ausdrücklich das Recht vor nachzuweisen, dass der derartige Strukturen und/oder Verfahren keinen Stand der Technik darstellen.
Aus dem Stand der Technik bekannte Werkzeugpicken verwenden typischerweise eine Spitze aus Sintercarbid, die auf einen Stahlschaft hart aufgelötet ist, der an seinem einen, der Spitze entgegengesetzten Ende vergrößert ist bzw. ein erweitertes Erdstück hat. Teilweise wird diese Konstruktion verwendet, weil es übermäßig teuer wäre, die gesamte Werkzeugpicke aus Sintercarbid herzustellen, ohne dass dem entsprechende Vorteile in der Leistungsfähigkeit gegenüberstehen würden. Die Picke wird üblicherweise in einer zylindrischen Bohrung eines Halters unter Verwendung einer federnden Halterung, die um den Schaft herum angeordnet ist, gehalten. Wenn die federnde Halterung in der Bohrung montiert ist, drückt sie gegen die Innenwand der Bohrung und erzeugt eine Reibungskraft, die einer Bewegung des Halteteils bezüglich der Bohrung entgegenwirkt. Der Schaft hat einen äußeren Durchmesser, der etwas geringer als der Innendurchmesser der federnden Halterung ist, sodass die Picke sich innerhalb der Halterung frei drehen kann, während die Federhalterung einen Innendurchmesser hat, der kleiner ist als das Endstück, um eine axiale Bewegung der Picke aus der Bohrung heraus zu verhindern. Das vergrößerte bzw. erweiterte Endstück ist insofern wesentlich, um die Picke in dem Halter zu halten, weil dann, wenn das Endstück verschlissen ist, die Picke verloren gehen kann.
Das Graben von Mikrogräben bzw. schmalen Gräben ist ein Verfahren mit geringem Eingriff, bei welchem man eine Leitung vergräbt, indem man einen schmale, schlitzförmigen Graben in den Boden gräbt, der zwischen etwa 19 mm und 25 mm breit und weniger als etwa 1 Fuß (30,48 cm) tief ist, woraufhin die Leitung in den Graben gelegt und der Graben wieder verfüllt wird. Maschinen für die Mikrograbenbildung bzw. Schlitzbildung verwenden üblicherweise ein vertikales, sich drehendes Rad, an welchem eine Mehrzahl von Werkzeugpicken montiert sind. Während das Rad sich dreht, schneidet die Spitze jeder Picke in den Boden. Üblicherweise werden mit Diamantspitzen versehene Sägeblätter für die Mikrograbenbildung verwendet.
Wegen der geringen Graben- bzw. Schlitzbreite und der relativ geringen Tiefe bei Anwendungen der Mikrograbenbildung erfordern Werkzeugpicken für das Montieren an einem Mikrograbenrad eine kurze Schaftlänge ebenso wie einen geringen Schaftdurchmesser von typischerweise weniger als etwa 10 mm. Wenn eine Werkzeugpicke mit einer Verkippung in tangentialen und radialen Ebenen (lean- and skew angles) montiert ist, wie sie für die Mikrograbenbildung erforderlich sind, so liegt das Endstück des Pickenschaftes an dem der Pickenschneidspitze entgegengesetzten Ende des Halters frei, was dazu führt, dass das Endstück aufgrund von Verschleiß durch das Bodenmaterial beträchtlich abgerieben wird. Der Verschleiß am Endstück bewirkt, dass das Endstück ausreichend klein wird, sodass es nicht mehr größer ist als das Halteteil. Im Ergebnis bietet das Halteteil kein Hindernis mehr, sodass die Picke aus dem Halter herausfallen kann.
Die Kosten zur Herstellung einer kleinen Carbidspitze und eines schmalen Stahlschaftes für die Mikrograbenbildung sind tatsächlich höher als die Herstellung ähnlich großen Picken aufgrund der Schwierigkeiten mit den kleinen Abmessungen. Zusätzlich ist wegen der geringen Größe der Carbidspitze und des geringen Durchmessers des Stahlschaftes auch das Hartlöten der Carbidspitzen an die Stahschäfte schwierig, teilweise auch deshalb, weil die Schlankheit des Stahlschaftes diesen während des Hartlötens besonders gefährdet für ein Überhitzen macht.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine beispielhafte Ausführungsform einer polygonalen Werkzeugpicke ist vollständig aus einem einzigen harten Material hergestellt. Die Werkzeugpicke weist einen Kopf, eine sich von dem Kopf nach hinten erstreckende Schulter, die äußere Maße hat, die zumindest so groß sind wie die größten äußeren Maße des Kopfes, und einen Schaft, der sich von der Schulter aus nach hinten erstreckt und äußere Abmessungen hat, die kleiner sind als die äußeren Abmessungen der Schulter, sowie ein Endstück auf, welches sich von dem Schaft nach hinten erstreckt und äußere Abmessungen hat, die größer sind als die äußeren Abmessungen des Schaftes. Der Kopf, die Schulter, der Schaft und das Endstück haben jeweils eine Mehrzahl von Flächen, wobei zumindest ein Paar entgegengesetzt liegender Flächen parallel zueinander ist. In einer Ausführungsform weist der Kopf eine pyramidenförmige Schneidspitze auf, die in einer vorderen Endspitze endet und eine pyramidenstumpfförmige Basis hat, welche die Schneidspitze trägt und hinter dieser angeordnet ist, wobei die pyramidenförmige Schneidspitze bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke eine steilere Neigung hat als die pyramidenstumpfförmige Basis.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer polygonalen Werkzeugpicke ist vollständig aus Sintercarbid hergestellt. Die Werkzeugpicke umfasst eine pyramidenförmige Schneidspitze, die an einer vorderen Endspitze endet, wobei die Schneidspitze eine gerade Anzahl von gleichmäßig bemessenen Flächen hat, sowie eine pyramidenstumpfförmige Basis, welche die Schneidspitze trägt und hinter der Schneidspitze angeordnet ist, wobei die pyramidenförmige Basis eine flachere Neigung bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke hat als die pyramidenförmige Schneidspitze und wobei die Basis eine gerade Anzahl von Flächen mit gleichen Abmessungen hat, die mit den Flächen der Schneidspitze ausgerichtet sind. Eine Schulter erstreckt sich von dem Kopf aus nach hinten und hat ein äußeres Maß, das zumindest so groß ist wie das größte äußere Maß des Basisteils, wobei die Schulter eine gerade Anzahl von gleich bemessenen Flächen hat, die mit den Flächen der Basis ausgerichtet sind. Ein Schaft erstreckt sich von der Schulter aus nach hinten und hat ein äußeres Maß, das kleiner ist als die äußeren Abmessungen der Schulter, wobei der Schaft eine gerade Anzahl von gleich bemessenen Flächen hat, die mit den Flächen der Schulter ausgerichtet sind. Ein sich verjüngender vorderer Sitz liegt zwischen der Schulter und dem Schaft, wobei der Sitz von einem kleineren äußeren Maß am Übergang zu dem Schaft entlang der Abschrägung bzw. Verjüngung zu einem größeren Außenmaß an einem Übergang zu der Schulter verläuft und der vordere Sitz eine gleiche Anzahl gleich bemessener Flächen hat, die mit den Flächen des Schaftes ausgerichtet sind. Ein Endstück erstreckt sich von dem Schaft aus nach hinten und hat ein Außenmaß, welches größer ist als das Außenmaß des Schaftes, wobei das Endstück eine gerade Anzahl gleichgroßer bzw. gleich bemessener Flächen hat, die mit den Flächen des Schaftes ausgerichtet sind. Ein verjüngter, hinterer Sitz liegt zwischen dem Endstück und dem Schaft, wobei der Sitz entlang der Verjüngung von einem kleineren Außenmaß an einem Übergang zu dem Schaft zu einem größeren Maß am Übergang zu dem Endstück verläuft, wobei der rückwärtige Sitz eine gleiche Anzahl gleichgroßer Flächen hat, die mit den Rächen des Schaftes ausgerichtet sind.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Pickenaufbaus umfasst einen Halter, der eine zylindrische Bohrung hat, eine polygonale Werkzeugpicke und ein komprimierbares zylindrisches Halteteil zum Halten der Werkzeugpicke innerhalb der zylindrischen Bohrung des Halters. Die polygonale Werkzeugpicke ist vollständig aus Sintercarbid hergestellt. Die Werkzeugpicke weist eine pyramidenförmige Schneidspitze auf, welche an einer vorderen stirnseitigen Spitze bzw. Endspitze endet, sowie eine pyramidenstumpfförmige Basis bzw. ein pyramidenstumpfförmiges Basisteil, welches die Schneidspitze trägt und hinter der Schneidspitze angeordnet ist, wobei das pyramidenstumpfförmige Basisteil eine flachere Neigung bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke hat, als die pyramidenförmige Schneidspitze, wobei eine Schulter sich von dem Basisteil aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das zumindest so groß ist wie das Außenmaß des Basisteiles, wobei ein Schaft sich von der Schulter aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das kleiner ist als das Außenmaß der Schulter, und ein Endstück sich von dem Schaft aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, welches größer als das Außenmaß des Schaftes ist. Die Schneidspitze, das Basisteil, die Schulter, der Schaft und das Endstück haben jeweils eine gerade Anzahl von Flächen, wobei zumindest ein Paar von gegenüberliegenden Flächen parallel zueinander verläuft und die Flächen der Schneidspitze, des Basisteils, der Schulter, des Schaftes und des Endstückes jeweils miteinander ausgerichtet sind. Wenn das Halteteil komprimiert wird, wird das Halteteil zwischen dem Schaft und der zylindrischen Bohrung angeordnet und der Innendurchmesser des zusammengedrückten Halteteils ist geringer als das Außenmaß des Endstückes und die äußeren Maße der Schulter.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Mikrograbenrades hat eine Scheibe und eine Mehrzahl von Pickenaufbauten, die entlang des Umfanges der Scheibe montiert sind. Jeder Pickenaufbau umfasst ein Halteteil mit einer zylindrischen Bohrung, eine polygonale Werkzeugpicke und ein komprimierbares, zylindrisches Halteteil zum Halten der Werkzeugpicke in der zylindrischen Bohrung des Halters. Die polygonale Werkzeugpicke ist vollständig aus Sintercarbid hergestellt. Die Werkzeugpicke umfasst eine pyramidenförmige Schneidspitze, welche an einer vorderen Endspitze endet, wobei ein pyramidenstumpfförmiges Basisteil die Schneidspitze trägt und hinter der Schneidspitze angeordnet ist, während das pyramidenstumpfförmige Basisteil eine flachere Neigung bezüglich der Achse der Werkzeugpicke hat und eine Schulter sich von dem Basisteil aus nach hinten erstreckt und äußere Abmessungen hat, die zumindest so groß sind wie die größten äußeren Abmessungen des Basisteils, und wobei ein Schaft sich von der Schulter aus nach hinten erstreckt und äußere Abmessungen hat, die kleiner sind als die äußeren Abmessungen der Schulter, und ein Endstück sich von dem Schaft aus nach hinten erstreckt und äußere Abmessungen hat, die größer sind als die äußeren Abmessungen des Schaftes. Die Schneidspitze, das Basisteil, die Schulter, der Schaft und das Endstück haben jeweils eine gerade Anzahl von Flächen mit zumindest einem Paar einander gegenüberliegender Flächen, welche parallel zueinander sind, wobei die Flächen von Schneidspitze, Basisteil, Schulter, Schaft und Endstück miteinander ausgerichtet sind. Wenn das Halteteil zusammengedrückt ist, ist es zwischen dem Schaft und der zylindrischen Bohrung angeordnet und der Innendurchmesser des zusammengedrückten Halteteils ist geringer als das Außenmaß des Endstückes und das Außenmaß der Schulter.
Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende genaue Beschreibung lediglich beispielhaft und erläuternd sind und dafür gedacht sind, eine weitere Erläuterung der Erfindung zu bieten, wie sie beansprucht wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgende genaue Beschreibung kann in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen gelesen werden, in welchen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und von denen:
1 eine perspektivische Seitenansicht einer beispielhaften polygonförmigen Werkzeugpicke aus Carbid ist,
2 eine Seitenansicht der Werkzeugpicke nach 1 ist, welche eine vom Pressen herrührende Trennlinie zeigt,
3 eine Draufsicht von oben auf die Werkzeugpicke nach 1 ist,
4 eine Ansicht von unten auf die in einem Halter mit einer zylindrischen Bohrung eingesetzte Werkzeugpicke nach 1 ist,
5 eine Seitenansicht eines Mikrograbenrades ist, welches eine Mehrzahl von Werkzeugpicken nach 1 trägt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die 1–4 veranschaulichen eine Ausführungsform einer polygonalen Werkzeugpicke 10. Die Picke 10 hat ein vorderes Ende 16 und ein hinteres Ende 18. Über ihre gesamte Länge hinweg hat die Picke 10 eine polygonale Form. Da der gesamte Querschnitt der Picke polygonförmig mit abwechselnden Flächen und Kanten ist, wird das Querschnittsmaß der Picke an verschiedenen Punkten hier mit dem Begriff eines „Außenmaßes bzw. einer äußeren Abmessung” anstatt als „Durchmesser” bezeichnet. Beim Vergleich der relativen Größen verschiedener Abschnitte der Picke 10, kann man das Ausmaß erhalten, indem man die Breite der Picke zwischen gegenüberliegenden Kanten auf entgegengesetzten Seiten der Picke (d. h. das maximale Außenmaß) misst, oder es kann alternativ durch Messen der Breite der Picke zwischen einander gegenüberliegenden Flächen auf gegenüberliegenden Seiten der Picke erhalten werden.
Die Picke 10 weist einen Kopf 12 auf, der ein Basisteil 30 hat, welches eine Schneidspitze 20 trägt, die von dem Basisteil 30 nach vorne vorsteht. Das Basisteil 30 und die Schneidspitze 20 sind am Übergang 26 miteinander verbunden. Eine Schulter 40 ist rückwärtig im Anschluss an den Kopf 12 angeordnet und geht an dem Übergang 36 in den Kopf 12 über. Ein Schaft 60 ragt bezüglich der Schulter 40 nach hinten vor. Wie dargestellt, bildet ein sich verjüngender vorderer Sitz 50 einen Übergang von der Schulter 40 zu dem Schaft 60. Der Sitz 50 ist an einem Übergang 46 mit der Schulter 40 und an einem Übergang 56 mit dem Schaft 60 verbunden. Von dem Schaft 60 aus nach hinten erstreckend befindet sich ein vergrößertes Endstück 80. Wie dargestellt, bildet ein verjüngt zulaufender bzw. schräg verlaufender rückwärtiger Sitz 70 einen Übergang von dem Schaft 60 zu dem Endstück 80. Der Sitz 70 ist am Übergang 66 mit dem Schaft 60 und mit dem Endstück 80 am Übergang 76 verbunden.
Die Schneidspitze 20 als am weitesten vorn liegender Abschnitt der Werkzeugpicke 10 stellt während der Verwendung der Picke 10 eine primäre Schneidfläche bereit. Die Schneidspitze 20 hat eine Mehrzahl von Flächen 22, wobei jedes Paar benachbarter Flächen 22 über eine Kante 24 miteinander verbunden ist. Die Schneidspitze 20 hat eine Pyramidenform und verläuft verjüngt von einem größten Maß am Übergang 26 zu einem kleinsten äußeren Maß am spitzen Ende 14. Die Verjüngung der Schneidspitze 20 ist relativ scharf und weist vorzugsweise einen Winkel von etwa 20° bis etwa 60° bezüglich der Achse der Picke 10 auf. Genauer gesagt sind die Pyramidenflächen 22 und die Kanten 24 der Schneidspitze 20 unter etwa 30° bis etwa 50° bezüglich der Achse der Picke 10 abgewinkelt, am meisten bevorzugt um etwa 35° bezüglich der Achse der Picke. Die stirnseitige Spitze bzw. Endspitze 14 kann spitz, stumpf oder abgerundet sein, je nach der gewünschten Anwendung. In der dargestellten Ausführungsform ist die Endspitze 14 der Schneidspitze 20 stumpf bzw. gekappt.
Das Basisteil 30 des Kopfabschnittes 12 hat eine Pyramidenstumpfform, welche die Schneidspitze 20 trägt. Das Basisteil 30 hat eine Mehrzahl von Flächen 32, wobei jedes Paar benachbarter Flächen 32 an einer Kante 34 miteinander verbunden ist. Die Flächen 32 und die Kanten 34 des Basisteils 30 sind mit Flächen 22 bzw. 24 der Schneidspitze 20 ausgerichtet. Das Basisteil 30 verläuft von einem größten äußeren Maß am Übergang 36 verjüngt nach vorn zu einem kleinsten äußeren Maß, passend zu dem größten äußeren Maß der Schneidspitze 20 am Übergang 26. Die Verjüngung des Basisteils 30 ist flacher bzw. langsamer als die der Schneidspitze 20 und sie beträgt vorzugsweise zwischen etwa 5° bis etwa 30° bezüglich der Achse der Picke 10. Noch bevorzugter ist es, wenn die Pyramidenflächen 32 und die Kanten 34 des Basisteils 30 unter einem Winkel zwischen etwa 10° bis etwa 20° bezüglich der Achse der Picke abgewinkelt sind und am meisten bevorzugt um etwa 15° bezüglich der Achse der Picke 10.
Die Schulter 40 hat eine polygonale Scheibenform, welche durch eine Mehrzahl von Flächen 42 definiert wird, wobei jeweils ein Paar von benachbarten Flächen 42 an einer Kante 44 zusammentrifft. Die Flächen 42 und die Kanten 44 sind mit den Flächen 22, 32 bzw. den Kanten 24, 34 der Schneidspitze 20 bzw. des Basisteils 30 ausgerichtet. Die Schulter 40 hat äußere Abmessungen, die zumindest so groß wie die äußeren Abmessungen des Basisteils 30 sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die äußeren Maße der Schulter 40 größer als die größten äußeren Maße des Basisteils 30, sodass ein radial äußerer Abschnitt einer nach vorn weisenden Fläche 38 der Schulter 40 neben dem Übergang 36 frei liegt.
Der Schaft 60 hat eine längliche polygonale Form, welche durch eine Mehrzahl von Flächen 62 definiert wird, wobei jeweils ein Paar von benachbarten Flächen 62 an einer Kante 64 zusammentrifft. Die Flächen 62 und die Kanten 64 sind bezüglich der Flächen 22, 32, 42 bzw. der Kanten 24, 34, 42 der Schneidspitze 20 bzw. der Basis 30 bzw. der Schulter 40 ausgerichtet. Der Schaft 60 ist so bemessen, dass er in einem Hülsenhalteteil innerhalb einer zylindrischen Bohrung 102 eines Halters 100 aufgenommen werden kann, wenn die Picke 10 in Gebrauch ist. Der Schaft 60 hat äußere Abmessungen, die geringer sind als die äußeren Abmessungen der Schulter 40, sodass dann, wenn die Picke 10 in der Bohrung 102 eines Halters 100 angeordnet ist, die Schulter 40 sich neben einer Stirnfläche des Halteteils 100 befindet, jedoch nicht in die Bohrung 102 hineinpasst.
Der vordere Sitz 50 stellt einen Übergang zwischen den großen äußeren Abmessungen der Schulter 40 und den kleinen äußeren Abmessungen des Schaftes 60 bereit, wodurch eine Spannungskonzentration vermieden wird, die anderenfalls vorliegen könnte, falls die Schulter 40 und der Schaft 60 über einen rechtwinkligen Übergang verbunden wären. Der Sitz 50 hat eine Pyramidenstumpfform und hat eine Mehrzahl von Flächen 52, wobei jeweils ein Paar von benachbarten Flächen 52 über eine Kante 54 verbunden ist. Die Flächen 52 und die Kanten 54 des Sitzes 50 sind mit den Flächen 22, 32, 42, 62 bzw. Kanten 24, 34, 44, 64 der Schneidspitze 20, des Basisteils 30, der Schulter 40 bzw. des Schaftes 60 ausgerichtet. Der Sitz 50 verläuft verjüngt nach hinten von einem größten äußeren Maß am Übergang 46 zu einem kleinsten äußeren Maß, welches zu dem äußeren Maß des Schaftes 60 am Übergang 56 passt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Außenmaß der Schulter 40 größer als das Außenmaß des Sitzes 50, sodass ein radial äußerer Abschnitt einer rückwärtigen Fläche 48 der Schulter 40 neben dem Übergang 46 frei liegt. Die Verjüngung des Sitzes 50 weist vorzugsweise eine Abwinkelung von etwa 30° bis etwa 60° bezüglich der Achse der Picke 10 auf. Bevorzugter ist es, wenn die Pyramidenflächen 52 und die Kanten 54 des Sitzes 50 um etwa 40° bis etwa 50° bezüglich der Achse der Picke 10 abgewinkelt sind und am meisten bevorzugt um etwa 45° bezüglich der Achse der Picke 10 abgewinkelt sind.
Das Endstück 80 hat eine polygonale Scheibenform, welche durch eine Mehrzahl von Flächen 82 definiert ist, wobei jeweils ein Paar benachbarter Flächen 82 an einer Kante 84 miteinander verbunden ist. Die Flächen 82 und die Kanten 84 sind mit den Flächen 22, 32, 42, 52, 62 bzw. den Kanten 24, 34, 44, 54, 64 der Schneidspitze 20, des Basisteils 10, der Schulter 40, des Sitzes 50 bzw. des Schaftes 60 ausgerichtet. Das Endstück 80 hat äußere Abmessungen, die größer sind als die äußeren Abmessungen bzw. das Außenmaß des Schaftes 60, jedoch gleich oder etwas geringer als das Innenmaß der Bohrung 102, sodass die Kanten 84 von der Bohrung 102 umfasst sind, wenn die Picke 10 in dem Halter 100 installiert ist.
Der rückwärtige Sitz 70 stellt einen Übergang zwischen dem größeren Außenmaß des Endstückes 80 und dem kleineren Außenmaß des Schaftes 60 bereit und beseitigt damit eine Spannungskonzentration, welche anderenfalls vorliegen könnte, wenn das Endstück 80 und der Schaft 60 über einen rechtwinkligen Übergang verbunden wären. Der Sitz 70 hat eine Pyramidenstumpfform und weist eine Mehrzahl von Flächen 72 auf, wobei jedes Paar benachbarter Flächen 72 an einer Kante 74 miteinander verbunden ist. Die Flächen 72 und die Kanten 74 des rückwärtigen Sitzes 70 sind mit den Flächen 22, 32, 42, 52, 62, 82 bzw. den Kanten 24, 34, 44, 54, 64, 84 der Schneidspitze 20, des Basisteils 30, der Schulter 40, der vorderen Fläche 50, des Schaftes 60 bzw. des Endstücks 80 ausgerichtet. Der Sitz 70 verläuft verjüngt nach vorn von einem größten Außenmaß am Übergang 76 zu einem kleinsten Außenmaß, welches mit dem Außenmaß des Schaftes 60 am Übergang 66 zusammenfällt. In der dargestellten Ausführungsform ist das Außenmaß des Endstücks 80 größer als das Außenmaß des Schaftes 60, sodass ein radial äußerer Abschnitt einer vorderen Fläche 78 des Endstücks 80 neben dem Übergang 76 frei liegt. Die Verjüngung des Sitzes 70 verläuft vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 30° bis etwa 60° bezüglich der Achse der Picke 10. Noch bevorzugter ist es, wenn die Pyramidenflächen 22 und die Kanten 74 des Sitzes 70 um etwa 40° bis etwa 50° bezüglich der Achse der Picke und besonders bevorzugt um etwa 45° bezüglich der Achse der Picke 10 abgewinkelt sind.
Die Picke 10 kann irgendeine polygonale Form mit zumindest einem Paar von gegenüberliegenden Seiten haben, welche parallel zueinander sind, um zu ermöglichen, dass die Picke 10 in Form gepresst wird. Insbesondere ist die Werkzeugpicke 10 aus Sintercarbid oder einem anderen harten Material hergestellt und besonders bevorzugt aus gesintertem Wolframcarbid. Die Härte des Werkzeugpickenmaterials beträgt vorzugsweise zumindest 1200, gemessen auf der Vickers-Skala. Die Werkzeugpicke 10 wird vorzugsweise durch Pressen hergestellt, was dadurch ermöglicht wird bzw. erleichtert wird, indem man einen parallelen Abschnitt oder eine Abflachung auf beiden Seiten der Picke 10 hat, wo obere und untere Presstempel zusammentreffen. 2 zeigt eine Seitenansicht der Werkzeugpicke 10 mit einer Trennlinie an dem parallelen Abschnitt, wo die oberen und unteren Stempel während des Pressens zusammenstoßen.
Typischerweise, aber nicht notwendigerweise, hat ein Polygon, das zumindest ein Paar gegenüberliegende Seiten hat, welche parallel zueinander sind, eine gerade Anzahl von Seiten. In der dargestellten Ausführungsform der 1–4 hat die Picke 10 eine regelmäßige oktagonale Form, d. h. es hat acht in etwa gleiche Seiten. Alternativ kann die Picke 10 irgendeine gerade Anzahl von Seiten haben, die größer oder gleich vier ist. Beispielsweise kann die Picke 10 eine Anzahl von Seiten haben, welche vier, sechs, zehn oder zwölf umfasst, ohne hierauf beschränkt zu sein. Es versteht sich außerdem, dass die Seiten nicht notwendigerweise gleich sein müssen. Beispielsweise kann eine Ausführungsform einer Werkzeugpicke acht Seiten haben, die abwechselnd länger und kürzer sind. Es versteht sich auch, dass für den Fall, dass die Anzahl von Seiten groß wird, die Picke näherungsweise einen kreisförmigen Querschnitt hat,
Das Herstellen der gesamten Picke 10 aus einem harten Material, wie zum Beispiel aus Sintercarbid, führt zu einem Endstück 80, welches verschleißfester ist und die Betriebsdauer des Werkzeugs verlängert, indem es die Rückhaltenut intakt hält. Zusätzlich unterliegt eine Picke 10, die vollständig aus Carbid hergestellt ist, nicht dem Stahlauswaschen am Kopf 12 der Picke 10 und vermeidet damit den Verlust an Produktivität und die Kosten des Auswaschens. Im Gegensatz hierzu ist bei konventionellen Picken, die einen Stahlschaft mit einer Carbidspitze haben, der Stahlschaft einem schnelleren Verschleiß als die Carbidspitze ausgesetzt aufgrund des Abriebs von zerkleinertem Material, und oft genug erodiert der Stahl, sodass der Stahlschaft die Carbidspitze nicht länger halten kann, was dazu führt, dass die Spitze vorzeitig von dem Stahlschaft abfällt. Weiterhin weist der Stahlschaft bei konventionellen Picken typischerweise eine relativ tiefe Hülse oder Aufnahme zum Halten der Carbidspitze auf, sodass nur ein kleiner Teil der Schneidspitze für das Schneiden zur Verfügung steht. Wenn daher die Hülse vorzeitig verschleißt, bleibt eine großer Teil der Schneidspitze ungenutzt, wenn die Carbidspitze ausgewaschen wird oder von dem Stahlschaft gelöst wird. Ein ausgewaschenes Werkzeug führt zu einem Verlust an Produktivität aufgrund der weniger effektiven Schneidfähigkeit eines Werkzeuges, nachdem die Schneidspitze sich gelöst hat, ebenso wie aufgrund der Stillstandszeit, die erforderlich ist, um das ausgewaschene Werkzeug zu ersetzen. Diese Probleme treten jedoch nicht mit einer Werkzeugpicke 10 auf, wie sie hier offenbart wurde, bei welcher die gesamte Picke 10 aus Carbid oder einem anderen harten Material hergestellt ist.
Für die hier offenbarten Ausführungsformen hat die Werkzeugpicke 10 vorzugsweise ein Gewicht im Bereich von etwa 10 g bis etwa 60 g, je nach der Gesamtgröße der Picke 10 und der verwendeten Carbidqualität. Werkzeugpicken 10, die größer als 60 g sind, können ebenfalls einfach hergestellt werden, jedoch ist in Anbetracht der aktuellen Material- und Herstellungskosten eine Werkzeugpicke 10, die 60 g oder weniger wiegt, ökonomisch konkurrenzfähig mit einer konventionellen Werkzeugpicke ähnlicher Größe, die einen Stahlschaft und eine Carbidspitze hat. Es ist anzunehmen, dass eine Werkzeugpicke mit einem Gewicht von weniger als 10 g wahrscheinlich eine ungenügende Masse hat, um beim Schneiden effizient zu sein und sie würde bei Stoßbelastung relativ zu einem Bruch neigen. In einer Ausführungsform wiegt die Werkzeugpicke 10 etwa 40 bis 42 g.
Wie in 5 dargestellt ist, weist eine Mikrograbenmaschine ein Montagerad 110 mit einer Scheibe 112 auf, welche eine Mehrzahl von Haltern 100 hat, wobei jeder Halter 100 eine drehbare Werkzeugpicke 10 hält, die während des Betriebs sich um ihre eigene Achse dreht. Jeder Halter 100 kann so ausgerichtet werden, dass seine entsprechende Werkzeugpicke 10 sich radial von der Scheibe 112 nach außen erstreckt oder um einen Winkel zu der einen oder anderen Seite hin verkantet ist. Wenn die Schneidspitze 20 der Picke 10 mit der Oberfläche des Bodens in Kontakt tritt, welcher aufgetrennt werden soll, können die Reibungskräfte des Schneidens einen Verschleiß der Schneidspitze 20 und des Basisteils 30 bewirken. Um die Lebensdauer der Schneidspitze 20 und damit auch der Picke 10 maximal zu machen, ist eine kontinuierliche Drehbewegung der Picke 10 wesentlich. Die Drehung ermöglicht es, dass die Schneidspitze 20 unter allen Winkeln dem Grund bzw. Boden ausgesetzt ist und damit entlang ihrer äußeren Oberfläche im Wesentlichen gleichförmig verschleißt.
Die polygonalen Flächen 22 der Schneidspitze 20 zusammen mit den polygonalen Flächen 32 des Basisteils 30 verstärken die Rotation der Picke 10. Während des Betriebes wird Abraum, wie zum Beispiel Feinanteile, Staub, Kies, Geröll, Schmutz und dergleichen erzeugt und drückt gegen die Flächen 22, 32, was dazu führt, dass die Picke 10 in der einen oder in der anderen Richtung konstant um ihre Achse gedreht wird.
Die polygonale Form des Schaftes 60 und des Endstücks 80 bietet außerdem Vorteile, die man mit einer Picke mit einem zylindrischen Schaft nicht erhalten kann. Nach dem Montieren ist der polygonale Schaft 60 von dem zylindrischen Halteteil (nicht dargestellt) umfasst und das Endstück 80 ist in der zylindrischen Bohrung 102 eines Halters 100 aufgenommen, sodass der Abstand zwischen entgegengesetzten Kanten 64 des Schaftes 60 zumindest etwas geringer ist als der Innendurchmesser des Halteteils und der Abstand zwischen gegenüberliegenden Kanten 84 des Endstücks ist zumindest etwas geringer als der Innendurchmesser der Bohrung 102. Aufgrund der polygonalen Form des Schaftes 60 und des Endstücks 80 liegt ein Freiraumspalt zwischen den Flächen 62 des Schaftes 60 und dem Halteteil und zwischen den Flächen 82 des Endstücks und der Bohrung 102 vor, was es ermöglicht, dass Feinanteile sich freier durch die Bohrung 102 hindurchbewegen, ohne die Drehung der Werkzeugpicke 10 zum Stocken zu bringen.
Auch wenn die Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, versteht es sich für Fachleute, dass Ergänzungen, Auslassungen, Modifikationen und Ersetzungen, die nicht speziell beschrieben worden sind, vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den anhängenden Ansprüchen definiert wird.

Claims

Polygonale Werkzeugpicke, welche vollständig aus einem einzigen Hartmaterial gefertigt ist, wobei die Werkzeugpicke aufweist: einen Kopf, eine Schulter, die sich von dem Kopf aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, welches zumindest so groß wie das größte Außenmaß des Kopfes ist, einen Schaft, der sich von der Schulter aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das kleiner ist als das Außenmaß der Schulter, und ein Endstück, welches sich von dem Schaft aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, welches größer als das Außenmaß des Schaftes ist, wobei der Kopf, die Schulter, der Schaft und das Endstück jeweils eine Mehrzahl von Flächen haben, wobei zumindest ein Paar gegenüberliegender Flächen parallel verläuft.
Polygonale Werkzeugpicke nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der Flächen eine gerade Zahl ist.
Polygonale Werkzeugpicke nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei alle Flächen die gleiche Größe haben.
Polygonale Werkzeugpicke nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Anzahl von Flächen zumindest vier beträgt.
Polygonale Werkzeugpicke nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Anzahl von Flächen acht ist.
Polygonale Werkzeugpicke nach Anspruch 1 bis 5, wobei das einzelne Hartmaterial Sintercarbid ist.
Polygonale Werkzeugpicke nach Anspruch 1 bis 6, wobei der Kopf aufweist: eine pyramidenförmige Schneidspitze, die in einer vorderen Endspitze endet, und ein pyramidenstumpfförmiges Basisteil, welches die Schneidspitze trägt und hinter der Schneidspitze angeordnet ist, wobei die pyramidenförmige Schneidspitze eine größere Neigung bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke hat als das pyramidenstumpfförmige Basisteil.
Polygonale Werkzeugpicke nach Anspruch 7, wobei die pyramidenförmige Schneidspitze eine Neigung von etwa 30° bis etwa 60° und das pyramidenstumpfförmige Basisteil eine Neigung von etwa 5° bis etwa 30° hat.
Polygonale Werkzeugpicke nach Anspruch 1 bis 8, welche weiterhin aufweist: einen vorderen, sich verjüngenden Sitz, der zwischen der Schulter und dem Schaft angeordnet ist, wobei der Sitz schräg verlaufend ist von einem kleineren äußeren Maß am Übergang zu dem Schaft zu einem größeren äußeren Maß am Übergang zu der Schulter.
Polygonale Werkzeugpicke nach Anspruch 1 bis 9, welche weiterhin aufweist: einen sich verjüngenden hinteren Sitz, der zwischen dem Endstück und dem Schaft angeordnet ist, wobei der Sitz schräg verlaufend von einem kleineren äußeren Maß am Übergang zu dem Schaft zu einem größeren äußeren Maß am Übergang zu dem Endstück ausgebildet ist.
Polygonale Werkzeugpicke, welche vollständig aus Sintercarbid hergestellt ist, wobei die Werkzeugpicke aufweist: eine pyramidenförmige Schneidspitze, die an einer vorderen Endspitze endet, wobei die Schneidspitze eine gerade Anzahl gleich großer Flächen aufweist, ein pyramidenstumpfförmiges Basisteil, welches die Schneidspitze trägt und hinter der Schneidspitze angeordnet ist, wobei das pyramidenstumpfförmige Basisteil eine flachere Neigung bezüglich einer Achse der Werkzeugpicke hat als die pyramidenförmige Schneidspitze, wobei das Basisteil eine gerade Anzahl gleich großer Flächen hat, die mit den Flächen der Schneidspitze ausgerichtet sind, eine Schulter, die sich von dem Kopf nach hinten erstreckt und äußere Abmessungen hat, die zumindest so groß sind wie die größten äußeren Abmessungen des Basisteils, wobei die Schulter eine gerade Anzahl gleich großer Flächen hat, die mit den Flächen des Basisteils ausgerichtet sind, einen Schaft, der sich von der Schulter nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das kleiner ist als das Außenmaß des Schulter, wobei der Schaft eine gerade Anzahl gleich großer Flächen hat, welche mit den Flächen der Schulter ausgerichtet sind, einen sich verjüngenden vorderen Sitz, der zwischen der Schulter und dem Schaft angeordnet ist, wobei der Sitz schräg verlaufend von einem kleineren äußeren Maß am Übergang zu dem Schaft zu einem größeren äußeren Maß am Übergang zu der Schulter verläuft und wobei der vordere Sitz eine gerade Anzahl gleich großer Flächen hat, die mit den Flächen des Schaftes ausgerichtet sind, ein Endstück, welches sich von dem Schaft aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das größer als das Außenmaß des Schaftes ist, wobei das Endstück eine gerade Anzahl von gleich großen Flächen hat, die mit den Flächen des Schaftes ausgerichtet sind, und einen sich verjüngenden hinteren Sitz, der zwischen dem Endstück und dem Schaft angeordnet ist, wobei der Sitz schräg verläuft von einem kleineren äußeren Maß am Übergang zu dem Schaft, bis zu einem größeren Außenmaß am Übergang zu dem Endstück, wobei der rückwärtige Sitz eine gerade Anzahl gleich großer Flächen hat, die mit den Flächen des Schaftes ausgerichtet sind.
Polygonale Werkzeugpicke nach Anspruch 11, wobei die Anzahl von Flächen auf der Schneidspitze, dem Basisteil, der Schulter, dem Schaft, dem vorderen Sitz, dem hinteren Sitz und dem Endstück jeweils acht beträgt.
Pickenaufbau, welcher aufweist: einen Halter mit einer zylindrischen Bohrung, eine polygonale Werkzeugpicke, die vollständig aus Sintercarbid hergestellt ist, wobei die Werkzeugpicke aufweist: eine pyramidenförmige Schneidspitze, die an einer vorderen Endspitze endet, ein pyramidenstumpfförmiges Basisteil, welches die Schneidspitze trägt und hinter der Schneidspitze angeordnet ist, wobei das pyramidenstumpfförmige Basisteil eine flachere Neigung zur Achse der Werkzeugpicke hat als die pyramidenförmige Schneidspitze, eine Schulter, die sich von dem Basisteil nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das zumindest so groß ist wie das Außenmaß des Basisteils, einen Schaft, der sich von der Schulter nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, welches kleiner ist als das Außenmaß der Schulter, und ein Endstück, welches sich von dem Schaft nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das größer als das Außenmaß des Schaftes ist, wobei die Schneidspitze, das Basisteil, die Schulter, der Schaft und das Endstück eine gerade Anzahl von Flächen hat, wobei zumindest ein Paar gegenüberliegender Flächen parallel zueinander ist, die Flächen jeweils der Schneidspitze, des Basisteils, der Schulter, des Schaftes und des Endstückes miteinander ausgerichtet sind, und ein komprimierbares zylindrisches Halteteil zum Halten der Werkzeugpicke in der zylindrischen Bohrung des Halters, sodass dann, wenn das Halteteil zusammengedrückt wird, der Halter zwischen dem Schaft und der zylindrischen Bohrung liegt und der Innendurchmesser des komprimierten Halters kleiner ist als der Außendurchmesser des Endstückes und der Außendurchmesser der Schulter.
Rad zur Erzeugung von Mikrogräben mit einer Scheibe und einer Mehrzahl von Pickenaufbauten, die entlang des Umfangs der Scheibe montiert sind, wobei jeder Pickenaufbau aufweist: ein Halteteil mit einer zylindrischen Bohrung, eine polygonale Werkzeugpicke, die vollständig aus Sintercarbid hergestellt ist, wobei die Werkzeugpicke aufweist: eine pyramidenförmige Schneidspitze, die mit einer vorderen Endspitze abschließt, eine pyramidenstumpfförmige Basis, welche die Schneidspitze trägt und hinter der Schneidspitze angeordnet ist, wobei das pyramidenstumpfförmige Basisteil bezüglich einer Achse des Werkzeuges eine flachere Neigung hat als die pyramidenförmige Schneidspitze, eine Schulter, die sich von dem Basisteil aus nach hinten erstreckt und ein äußeres Maß hat, das ebenso groß ist wie das größte Außenmaß des Basisteiles, einen Schaft, der sich von der Schulter aus nach hinten erstreckt und ein Außenmaß hat, das kleiner ist als das Außenmaß der Schulter, und ein Endstück, welches sich von dem Schaft nach hinten erstreckt und ein äußeres Maß hat, welches größer ist als das Außenmaß des Schaftes, wobei die Schneidspitze, das Basisteil, die Schulter, der Schaft und das Endstück jeweils eine gerade Anzahl von Flächen hat, wobei zumindest ein Paar von gegenüberliegenden Flächen parallel zueinander ist, und wobei die Flächen jeweils von der Schneidspitze, dem Basisteil, der Schulter, dem Schaft und dem Endstück miteinander ausgerichtet sind, und ein komprimierbares, zylindrisches Halteteil zum Halten der Werkzeugpicke in der zylindrischen Bohrung des Halters, sodass dann, wenn das Halteteil zusammengedrückt wird, das Halteteil zwischen dem Schaft und der zylindrischen Bohrung angeordnet ist und der Innendurchmesser des komprimierten Halteteiles geringer ist als das Außenmaß des Endstückes und das Außenmaß der Schulter.