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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein eine Schneidwerkzeuganordnung, die beim Auftreffen auf ein Substrat oder eine Erdschicht, wie zum Beispiel ein asphalthaltiges Fahrbahnmaterial, Kohlenlagerstätten, mineralische Gebilde und dergleichen nützlich ist. Solche Schneidwerkzeuganordnungen enthalten typischerweise ein in einem Werkzeughalter positioniertes drehbares Schneidwerkzeug, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einer Basis oder eines Blocks, der an einer drehbaren Trommel befestigt ist, oder eines Schnellwechsel-Werkzeughalters und/oder einer Muffe, wie allgemein bekannt ist.
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Es versteht sich, dass diese drehbaren Schneidwerkzeuge und die Halter unter harten Bedingungen arbeiten, die die Abnutzung dieser Bauteile sowie andere mögliche Ausfälle aufgrund der Schwere der Arbeitsbedingungen verursachen. Während es unvermeidlich ist, dass die Schneidwerkzeuge eine Abnutzung erfahren, verlängert die Fähigkeit des Schneidwerkzeugs, während des Betriebs um seine zentrale Längsachse zu drehen, allgemein die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs. Es versteht sich daher, dass Eigenschaften des Schneidwerkzeugs oder der Schneidwerkzeuganordnung, die die Drehung des Schneidwerkzeugs im Betrieb erleichtern, für den Betrieb des Schneidwerkzeugs (und der Schneidwerkzeuganordnung) und den Gesamtbetrieb der Erdschichten-Schneidemaschine vorteilhaft sind.
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Wie dem Fachmann bekannt, ist die Lebensdauer des Halters sehr viel länger als die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs. Jeder Halter soll vielen Wechseln von von ihm gehaltenen Schneidwerkzeugen standhalten, ehe es notwendig wird, den Halter zu ersetzen. Bei einer Erdschichten-Schneidemaschine wie einer Straßenfräse ist es wichtig, das Fräsmuster beizubehalten. Ein Faktor, der das Fräsmuster beeinflusst, ist der Abnutzungsgrad, den die Vorderseite des Halters erfährt. Um die Abnutzung der Vorderseite des Halters zu verringern, wurde ein Schutzelement, z. B. eine Unterlegscheibe, von dem Schneidwerkzeug getragen, das zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Halter liegt. Das Schutzelement schützt die Vorderseite des Halters vor Abnutzung.
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Es wäre aber immer noch wünschenswert, eine verbesserte Schneidwerkzeuganordnung zu liefern, die besser als bekannte Schneidwerkzeuganordnungen ist. Es wäre auch wünschenswert, eine verbesserte Schneidwerkzeuganordnung zu liefern, die die Vorderseite des Halters besser vor Abnutzung schützt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung beinhaltet eine Schneidwerkzeuganordnung zur Verwendung beim Auftreffen auf Erdschichten einen eine Bohrung enthaltenden Halter, ein drehbar in der Bohrung des Halters enthaltenes Schneidwerkzeug und ein Schutzelement zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Halter. Das Schutzelement hat eine dem Schneidwerkzeug benachbarte erste Fläche und eine dem Halter benachbarte zweite Fläche, wobei die erste Fläche eine erste Härte hat, die sich von einer zweiten Härte der zweiten Fläche unterscheidet. Gemäß einem Merkmal ist die erste Härte größer als die zweite Härte.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung enthält ein Schneidwerkzeuganordnung zur Verwendung beim Auftreffen auf Erdschichten einen Halter, der eine Bohrung mit einem axialen Vorderende hat, und der Halter hat eine Vorderfläche, die die Bohrung an dem axialen Vorderende der Bohrung umgibt. Die Anordnung enthält auch ein Schneidwerkzeug, das drehbar in der Bohrung des Halters enthalten ist, und das Schneidwerkzeug hat eine nach hinten weisende Schulter. Die Anordnung enthält weiter ein Schutzelement, das zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Halter positionierbar ist. Das Schutzelement har eine der nach hinten weisenden Schulter des Schneidwerkzeugs benachbarte erste Fläche und eine der Vorderfläche des Halters benachbarte zweite Fläche, wobei die erste Fläche eine erste Härte größer als eine zweite Härte der zweiten Fläche hat. Gemäß einem Merkmal ist die zweite Fläche des Schutzelements in direktem Kontakt mit der Vorderfläche des Halters. Gemäß einem anderen Merkmal ist die erste Fläche des Schutzelements in direktem Kontakt mit der nach hinten weisenden Schulter des Schneidwerkzeugs.
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Entsprechend noch einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält ein zwischen einem eine Bohrung enthaltenden Halter und einem drehbar in der Bohrung des Halters enthaltenen Schneidwerkzeug, um eine Schneidwerkzeuganordnung zur Verwendung beim Auftreffen auf Erdschichten zu liefern, positioniertes Schutzelement eine dem Schneidwerkzeug benachbarte erste Fläche und eine dem Halter benachbarte zweite Fläche, wobei die erste Fläche eine erste Härte hat, die größer ist als eine zweite Härte der zweiten Fläche.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung enthält eine Schneidwerkzeuganordnung zur Verwendung beim Auftreffen auf Erdschichten einen eine Bohrung mit einem axialen Vorderende enthaltenden Halter, und der Halter hat eine Vorderfläche, die die Bohrung am axialen Vorderende der Bohrung umgibt. Die Anordnung enthält auch ein Schneidwerkzeug, das drehbar in der Bohrung des Halters enthalten ist, und das Schneidwerkzeug hat eine nach hinten weisende Schulter. Die Anordnung enthält weiter ein zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Halter positionierbares Schutzelement. Das Schutzelement hat ein der nach hinten weisenden Schulter des Schneidwerkzeugs benachbartes erstes Element und ein der Vorderfläche des Halters benachbartes zweites Element, wobei das erste Element eine erste Härte hat, die größer ist als eine zweite Härte des zweiten Elements. Gemäß einem Merkmal ist das zweite Element des Schutzelements in direktem Kontakt mit der Vorderfläche des Halters. Gemäß einem anderen Merkmal ist das erste Element des Schutzelements in direktem Kontakt mit der nach hinten weisenden Schulter des Schneidwerkzeugs.
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Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält eine Schneidwerkzeuganordnung zur Verwendung beim Auftreffen auf Erdschichten einen eine Bohrung enthaltenden Halter, ein drehbar in der Bohrung des Halters enthaltenes Schneidwerkzeug und ein Schutzelement zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Halter. Das Schutzelement hat einen dem Schneidwerkzeug benachbarten ersten Teil und einen dem Halter benachbarten zweiten Teil, wobei der erste Teil eine erste Härte hat, die größer ist als eine zweite Härte des zweiten Teils.
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Diese und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der Beschreibung und der Zeichnungen besser verstanden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Schneidwerkzeuganordnung entsprechend einem Merkmal der Erfindung.
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2 ist eine zusammengebaute Seitenansicht der Schneidwerkzeugsanordnung der 1, entsprechend einem Merkmal der Erfindung.
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3 ist eine Querschnittsansicht eines Schutzelements entlang der Linie 3-3 der 1, entsprechend einem Merkmal der Erfindung.
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4 ist eine Ansicht gleich 3, die die verschiedenen Härten des Schutzelements veranschaulicht, entsprechend einem Merkmal der Erfindung.
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5 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer zusätzlichen Schneidwerkzeuganordnung gleich 1, entsprechend einem Merkmal der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezug auf die 1–3 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Schneidwerkzeuganordnung entsprechend einem Merkmal der Erfindung veranschaulicht. Die Schneidwerkzeuganordnung 10 ist allgemein nützlich zum Erzeugen von Schnittabfall beim Auftreffen auf Erdschichten. Das Schneidwerkzeuganordnung 10 enthält einen Halter 12, der allgemein an einem angetriebenen Element 11 befestigt ist, wie zum Beispiel einem Rad, einer Kette oder einer Trommel wie im Fall einer Straßenfräse, die verwendet werden kann, um die Oberfläche einer asphaltierten Fahrbahn abzufräsen. Der Halter 12 hat einen Halterkörper 14, der eine Basis 16 und eine axiale Vorderseite oder Fläche 18 hat, die eine zentrale Bohrung 20 umgibt. Die axiale Vorderseite 18 hat eine glatte Fläche, die in eine axiale Vorwärtsrichtung weist. Die axiale Vorderseite 18 umgibt die Bohrung 20 an deren axialem Vorderende 22.
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Die Schneidwerkzeuganordnung
10 enthält auch ein drehbares Schneidwerkzeug
24, das in der zentralen Bohrung
20 des Halters
12 gehalten wird. Das drehbare Schneidwerkzeug
24 ist gleich dem Schneidwerkzeug, das im
US-Patent Nr. 6,478,383 B1 für Ojanen et al gezeigt und beschrieben ist. Das Schneidwerkzeug
24 hat einen länglichen Schneidwerkzeugkörper
26, der ein axiales Vorderende
28 und ein axiales Hinterende
30 hat. Der Schneidwerkzeugkörper
26 hat auch einen Schaft
32, der dem axialen Hinterende
30 benachbart ist. Der Schneidwerkzeugkörper
26 hat weiter einen Kopfteil
34, der dem axialen Vorderende
28 benachbart ist. Es gibt eine nach hinten weisende Schulter
36 an der Verbindungsstelle zwischen dem Schaft
32 und dem Kopfteil
34. Die nach hinten weisende Schulter
36 hat eine glatte, flache Fläche. Das Schneidwerkzeug
24 hat auch eine Hartmetallspitze
38, die zum Beispiel durch Hartlöten an einem Sockel (nicht veranschaulicht) am axialen Vorderende
28 des Schneidwerkzeugkörpers
26 befestigt ist.
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Die Schneidwerkzeuganordnung 10 enthält weiter ein Schutzelement 40 mit einer zentralen Öffnung 41. Das Schutzelement 40 liegt zwischen dem Schneidwerkzeug 24 und dem Halter 12. Spezieller ist das Schutzelement 40 zwischen dem Schneidwerkzeug 24 und dem Halter 12 positioniert und wird auf dem Schaft 32 aufgenommen. Gemäß einem Merkmal ist das Schutzelement 40 drehbar. Gemäß einem anderen Merkmal ist das Schutzelement 40 allgemein kreisförmig, obwohl es klar ist, dass andere Formen erfindungsgemäß bereitgestellt werden können. Gemäß noch einem weiteren Merkmal ist das Schutzelement 40 eine Unterlegscheibe.
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Das Schutzelement 40 hat eine erste Fläche wie die axiale Vorderfläche 42, die dem Schneidwerkzeug 24 benachbart ist. Gemäß einem Merkmal ist die axiale Vorderfläche 42 des Schutzelements 40 der nach hinten weisenden Schulter 36 des Schneidwerkzeugs 24 benachbart. Gemäß einem anderen Merkmal ist die axiale Vorderfläche 42 in direktem Kontakt mit der nach hinten weisenden Schulter 36 des Schneidwerkzeugs 24.
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Das Schutzelement 40 enthält auch eine zweite Fläche wie eine axiale Hinterfläche 44, die dem Halter 12 benachbart ist. Gemäß einem Merkmal ist die axiale Hinterfläche 44 des Schutzelements 40 der axialen Vorderfläche 18 des Halters 12 benachbart. Gemäß einem anderen Merkmal ist die axiale Hinterfläche 44 in direktem Kontakt mit der axialen Vorderfläche 18 des Halters 12.
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Es versteht sich, dass, wenn die Schneidwerkzeuganordnung 10 in der zusammengebauten Stellung ist (siehe 2), das Schutzelement 40 sich zwischen dem Schneidwerkzeug 24 und dem Halter 12 befindet, um einen Schutz vor Abnutzung zwischen der axialen Vorderseite 18 des Halters 12 und der Schulter 36 des drehbaren Schneidwerkzeugs 24 zu liefern, wenn das Schneidwerkzeug 24 sich im Betrieb dreht. Das Schneidwerkzeug 24 wird drehbar in der Bohrung 20 des Halters 12 gehalten. In diesem Zusammenhang wird der Schaft 32 des Schneidwerkzeugs 24 in der Bohrung 20 aufgenommen. Zwischen der axialen Vorderseite oder Fläche 18 des Halters 12 und der nach hinten weisenden Schulterfläche 36 des Schneidwerkzeugs 24 befindet sich das Schutzelement 40.
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Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird das Schutzelement 40 so bereitgestellt, dass es einen verbesserten Abnutzungsschutz zwischen dem Schneidwerkzeug 24 und dem Werkzeughalter 12 liefert. Spezieller wird das Schutzelement 40 so bereitgestellt, dass es einen erhöhten Abnutzungsschutz zwischen der nach hinten weisenden Schulter 36 des Schneidwerkzeugs 24 und der axialen Vorderfläche 18 des Werkzeughalters 12 liefert. Der verbesserte Abnutzungsschutz wird dadurch geliefert, dass die axiale Vorderfläche 42 des Schutzelements 40 eine andere Härte als eine Härte der axialen Hinterfläche 44 hat. Gemäß einem Merkmal hat die axial Vorderfläche 42 einen Härtewert, der größer ist als der Härtewert der axialen Hinterfläche 44.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung hat die axiale Vorderfläche 18 des Halters 12 einen Härtewert, der größer ist als die Härte der axialen Hinterfläche 44 des Schutzelements 40. Gemäß einem anderen Merkmal hat die nach hinten weisende Schulter 36 des Schneidwerkzeugs 24 eine Härte, die geringer als der oder gleich dem Härtewert der axialen Vorderfläche 42 des Schutzelements 40 ist.
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Im Betrieb drehen sich das Schneidwerkzeug 24 und das Schutzelement 40, z. B. die Unterlegscheibe, und in der Schneidumgebung, zum Beispiel Asphalt, geraten die Schleifpartikel zwischen die drehenden Elemente. Es wurde festgestellt, dass, wenn eine Fläche weicher ist als die andere, der größte Teil der Schleifabnutzung auf dem weicheren Element verglichen mit dem härteren Element auftritt. Demnach, wenn die axiale Hinterfläche 44 weicher ist als die axiale Vorderfläche 18 des Halters 12, wird das Schutzelement 40 stärker abgenutzt als der Halter 12, und da das Schutzelement 40 mit jedem Wechsel des Schneidwerkzeugs 24 ausgetauscht wird, wird die Abnutzung auf ein Verbrauchsbauteil anstelle des Halters 12 übertragen, der an der Maschine befestigt ist. Es wurde auch festgestellt, dass die Drehung des Schneidwerkzeugs 24 auf der axialen Vorderfläche 42 des Schutzelements 40 dadurch verbessert werden kann, dass die Härte der Fläche 42 gleich der oder größer als die Härte der Schulter 36 ist. Wenn die Fläche 42 härter ist, tritt eine stärkere Abnutzung an der Schulter 36 und eine geringere Abnutzung am Schutzelement 40 auf, wodurch die axiale Hinterfläche 44 des Schutzelements 40 einen höheren Verlustprozentsatz aufgrund der Abnutzung haben kann. Da die Anordnung aus Schneidwerkzeug 24 und Schutzelement 40 häufig ausgetauscht wird, werden die sich abnutzenden Bauteile erneuert.
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Die Härte der axialen Vorderfläche 42 kann größer sein als etwa 50 RC (RC ist die Rockwell C Härte). Gemäß einem Merkmal kann die Härte der axialen Vorderfläche 42 im Bereich von etwa 50 RC bis etwa 58 RC liegen. Die Härte der axialen Hinterfläche 44 kann geringer als etwa 45 RC sein. Gemäß einem Merkmal kann die Härte der axialen Hinterfläche 44 im Bereich von etwa 38 RC bis etwa 45 RC liegen.
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Die verschiedenen Härten für die Flächen 42 und 44 des Schutzelements 40 können durch selektives Abschrecken, selektives Induktionshärten oder selektives Induktionsanlassen erhalten werden. Gemäß einem Merkmal führt selektives Abschrecken dazu, dass ein Bauteil von dem Abschreckmittel relativ unbeeinträchtigt ist. Dies kann durch Isolieren eines Bereichs erreicht werden, damit er langsamer gekühlt wird, so dass das Abschreckmittel nur die Bereiche des Teils kontaktiert, die schnell gekühlt werden sollen. So versteht es sich, dass durch selektives Abschrecken nur der axialen Vorderfläche 42 des Schutzelements 40 und nicht der axialen Hinterfläche 44 die Härte der Fläche 44 durch die Intensität des Abschreckens und durch die Legierungszusammensetzung des Materials, z. B. Stahl, beeinflusst wird. Das selektive Abschrecken ist ein einziger Prozess und würde einen niedriger legierten Stahl verwenden und dadurch die Option mit den geringsten Kosten liefern.
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Gemäß einem anderen Merkmal ist ein selektives Induktionshärten auch eine Option, um das Schutzelement 40 der Erfindung zu erzeugen. Zum Beispiel wurden durchgehärtete Standard-Unterlegscheiben, die nominal auf 43–48 RC sind, durch Induktion auf der axialen Vorderfläche 42 erneut erhitzt und abgeschreckt, um die Härte auf dieser Fläche auf 55 RC zu erhöhen. Die Verarbeitung hat außerdem die axiale Hinterfläche 44 auf 35 RC erweicht.
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4 ist eine Ansicht ähnlich 3, die ein Beispiel der verschiedenen Härten veranschaulicht, die für das Schutzelement 40 entsprechend einem Merkmal der Erfindung geliefert werden können. Speziell hat ein erster Teil, z. B. der heller schattierte Bereich 46, der der axialen Vorderfläche 42 benachbart ist, eine erhöhte Härte, zum Beispiel als Ergebnis einer selektiven Induktionshärtung oder anderen Technik zur Lieferung der gewünschten selektiven Härtung. Ein zweiter Teil, z. B. der dunkler schattierte Bereich 48, der der axialen Hinterfläche 44 benachbart ist, hat eine Härte, die niedriger ist als die des helleren Bereichs 46. So ist die axiale Vorderfläche 42 des Schutzelements 40 vorgesehen, um eine andere Härte als eine Härte der axialen Hinterfläche 44 zu haben. Gemäß einem Merkmal hat daher die axiale Vorderfläche 42 einen Härtewert, der größer ist als der Härtewert der axialen Hinterfläche 44.
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5 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer zusätzlichen Schneidwerkzeuganordnung ähnlich 1, entsprechend einem Merkmal der Erfindung. Spezifisch enthält in 5 das Schutzelement 140 ein erstes Element 142, z. B. eine erste Unterlegscheibe, und ein zweites Element 144, z. B. eine zweite Unterlegscheibe. Gemäß einem Merkmal ist das erste Element 142 des Schutzelements 140 der nach hinten weisenden Schulter 36 des Schneidwerkzeugs 24 benachbart, und das zweite Element 144 des Schutzelements 140 ist der axialen Vorderfläche 18 des Halters 12 benachbart. Gemäß einem anderen Merkmal ist das erste Element 142 in direktem Kontakt mit der nach hinten weisenden Schulter 36 des Schneidwerkzeugs 24, und das zweite Element 144 ist in direktem Kontakt mit der axialen Vorderfläche 18 des Halters 12. Die Elemente 142 und 144 können unabhängige Bauteile sein, oder sie können aneinander befestigt sein, zum Beispiel durch mechanisches aneinander Nieten, Kleben oder Hartlöten.
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Entsprechend einem Merkmal der Erfindung wird das Schutzelement 140 so bereitgestellt, dass es einen verbesserten Abnutzungsschutz zwischen dem Schneidwerkzeug 24 und dem Werkzeughalter 12 liefert. Spezieller wird das Schutzelement 140 so bereitgestellt, dass es einen erhöhten Abnutzungsschutz zwischen der nach hinten weisenden Schulter 36 des Schneidwerkzeugs 24 und der axialen Vorderfläche 18 des Werkzeughalters 12 liefert. Der verbesserte Abnutzungsschutz wird dadurch geliefert, dass das erste Element 142 des Schutzelements 140 eine andere Härte als eine Härte des zweiten Elements 144 hat. Gemäß einem Merkmal hat das erste Element 142 einen Härtewert, der größer ist als der Härtewert des zweiten Elements 144.
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Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird bei Schneidanwendungen mit langer Lebensdauer, wenn das zu schneidende Material nicht sehr abschleifend für die Hartmetalleinsätze ist, die Abnutzung des Stahlschneidwerkzeugkörpers 26 und des Schutzelements 40 zu einem wichtigen Faktor. Die Abnutzung des Schutzelements 40 kann so drastisch sein, dass das Schneidwerkzeug 24 früh ausgetauscht wird, nicht weil die Schneidspitze 38 oder der Körper 26 abgenutzt ist, sondern um die axiale Vorderfläche 18 des Halters 12 vor Abnutzung zu schützen. Merkmale der Erfindung, wie sie hier erläutert werden, sollten diese Wirkung verringern.
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Während besondere Merkmale dieser Erfindung oben zum Zweck der Veranschaulichung beschrieben wurden, ist es dem Fachmann klar, dass viele Veränderungen der Details der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne sich von der Erfindung, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert wird, zu entfernen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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