DE102015104702A1 - Method for producing a sawing tool - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Sägewerkzeuges (10a) angegeben, mit einem Befestigungsbereich 12 zur Befestigung an einer Antriebsspindel, und mit einem Arbeitsbereich (14), an dem mindestens eine Schneide (16) vorgesehen ist, mit den folgenden Schritten: (a) Bereitstellen eines martensitisch härtbaren Stahlblechs; (b) Austrennen eines Rohlings aus dem Stahlblech; (c) Bereitstellen einer Presse mit einem Presswerkzeug zum Presshärten des Rohlings; (d) Erhitzen des Rohlings auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur und (e) Zuführen des Rohlings in das Presswerkzeug und Presshärten, wobei der Rohling zumindest im Bereich seiner Schneide(n) (16) gehärtet wird.The invention relates to a method for producing a sawing tool (10a), having a fastening region 12 for attachment to a drive spindle, and having a working region (14) on which at least one cutting edge (16) is provided, comprising the following steps: (a) Providing a martensitic hardenable steel sheet; (b) removing a blank from the steel sheet; (c) providing a press with a press tool for press hardening the blank; (d) heating the blank to a temperature above the austenitizing temperature and (e) feeding the blank into the die and press-hardening, wherein the blank is hardened at least in the area of its cutting edge (s) (16).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Sägewerkzeuges mit einem Befestigungsbereich zur Befestigung an einer Antriebseinrichtung und mit einem Arbeitsbereich, an dem mindestens eine Schneide vorgesehen ist.The invention relates to a method for producing a sawing tool with a mounting area for attachment to a drive device and with a work area on which at least one cutting edge is provided.
Sägewerkzeuge, die zur Verwendung mit einem drehoszillierenden Antrieb vorgesehen sind, dessen Antriebswelle mit hoher Frequenz um ihre Längsachse oszilliert, sind seit Jahren bekannt, um spezielle Schneidaufgaben zu bewältigen.Sawing tools intended for use with a rotary oscillating drive, whose drive shaft oscillates at high frequency about its longitudinal axis, have been known for years to handle special cutting tasks.
Mit solchen Sägewerkzeugen lassen sich insbesondere Karosseriebleche und anders geartete Bleche mühelos schneiden, wobei durch den oszillierenden Antrieb die Verletzungsgefahr minimiert ist. Des Weiteren sind derartige Sägewerkzeuge zum Schneiden von Holz, glasfaserverstärktem Kunststoff und ähnlichen Werkstoffen besonders geeignet.With such sawing tools, in particular, body panels and other types of sheet metal can be easily cut, whereby the risk of injury is minimized by the oscillating drive. Furthermore, such sawing tools for cutting wood, glass fiber reinforced plastic and similar materials are particularly suitable.
Die bekannten Sägewerkzeuge können bei einer Ausführung aus einem ebenen, kreisförmigen Schneidblatt bestehen, das in der Mitte eine zentrale Befestigungsöffnung zur formschlüssigen Verbindung mit der Antriebsspindel eines oszillierenden Handwerkzeugs aufweist.The known sawing tools can in one embodiment consist of a flat, circular cutting blade, which has in the middle a central attachment opening for the positive connection with the drive spindle of an oscillating hand tool.
Um eine gute Schneidleistung zu ermöglichen und um andererseits den Antrieb nicht zu überlasten sollten die Sägewerkzeuge eine möglichst geringe Stärke aufweisen,In order to enable a good cutting performance and on the other hand not to overload the drive the sawing tools should have the lowest possible strength,
Gemäß der
Auf diese Weise lässt sich ein Sägewerkzeug mit einer geringen Stärke von 1 Millimeter oder darunter herstellen.In this way, a sawing tool with a small thickness of 1 millimeter or less can be produced.
Allerdings ist eine derartige Herstellung sehr aufwändig und teuer.However, such a production is very complicated and expensive.
Aus der
Auf diese Weise lassen sich einstückige Sägeblätter in abgekröpfter Ausführung herstellen.In this way, one-piece saw blades can be produced in a cranked design.
Nach wie vor ist die Herstellung sehr aufwändig. Außerdem kann beim Härtevorgang ein Verzug auftreten, was zur Produktion von Ausschuss führt, da die Sägeblätter so nicht in der gewünschten Weise verwendet werden können.As before, the production is very complex. In addition, during the hardening process a delay may occur, which leads to the production of rejects, because the saw blades can not be used in the desired manner.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Sägewerkzeugen anzugeben, mit dem Sägewerkzeuge hoher Qualität auf möglichst einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden können.The invention is therefore based on the object to provide an improved method for the production of sawing tools, can be made with the sawing tools of high quality in the simplest and most cost-effective manner.
Ferner soll ein verbessertes Sägewerkzeug angegeben werden.Furthermore, an improved sawing tool should be specified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Sägewerkzeuges mit einem Befestigungsbereich zur Befestigung an einer Antriebseinrichtung und mit einem Arbeitsbereich, an dem mindestens eine Schneide vorgesehen ist, mit den folgenden Schritten gelöst:
- (a) Bereitstellen eines martensitisch härtbaren Stahlblechs;
- (b) Austrennen eines Rohlings aus dem Stahlblech;
- (c) Bereitstellen einer Presse mit einem Presswerkzeug zum Presshärten des Rohlings;
- (d) Erhitzen des Rohlings auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur; und
- (e) Zuführen des Rohlings in das Presswerkzeug und Presshärten, wobei der Rohling zumindest im Bereich seiner Schneide(n) gehärtet wird.
- (a) providing a martensitic hardenable steel sheet;
- (b) removing a blank from the steel sheet;
- (c) providing a press with a press tool for press hardening the blank;
- (d) heating the blank to a temperature above the austenitizing temperature; and
- (E) feeding the blank into the pressing tool and press hardening, wherein the blank is hardened at least in the region of its cutting edge (s).
Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise gelöst.The object of the invention is achieved in this way.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass das grundsätzlich in der Automobiltechnik bekannte Verfahren des Presshärtens zur Herstellung von hochfesten Strukturbauteilen auch zur Herstellung von Sägewerkzeugen geeignet ist. Dies war nicht ohne Weiteres zu erwarten, da die Festigkeit von Strukturbauteilen im Kfz-Bereich nicht mit der Standfestigkeit von Sägewerkzeugen korreliert.Surprisingly, it has been found that the method of press-hardening, which is generally known in the automotive industry, is also suitable for the production of sawing tools for the production of high-strength structural components. This was not to be expected without further ado, since the strength of structural components in the automotive sector does not correlate with the stability of sawing tools.
Wesentlich ist, dass beim Presshärten der Bereich der Schneide(n) martensitisch gehärtet wird. Nur auf diese Weise kann die mindestens eine Schneide ausreichend scharf ausgebildet sein bzw. mit scharfen und standfesten Sägezähnen versehen werden.It is essential that the area of the cutting edge (s) is hardened martensitic during press hardening. Only in this way can the at least one cutting edge be made sufficiently sharp or provided with sharp and stable sawteeth.
Grundsätzlich können beliebige Formen von Sägewerkzeugen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Es kann sich hierbei um ebene Sägewerkzeuge, um abgekröpfte oder in anderer Weise dreidimensional geformte Sägewerkzeuge handeln, die kreisförmig, teilkreisförmig, kreisabschnittsförmig, länglich oder in anderen Formen ausgebildet sind. Die Sägewerkzeuge können vorzugsweise zur Verwendung mit drehoszillierenden Antrieben ausgebildet sein. Grundsätzlich lassen sich jedoch auch andere Sägewerkzeuge, wie etwa Kreissägeblätter, Schneidmesser (mit Wellenschliff), Stichsägeblätter und Säbelsägeblätter vorteilhaft auf erfindungsgemäße Weise herstellen.In principle, any shapes of sawing tools can be produced by the method according to the invention. These may be planar sawing tools, cranked or otherwise three-dimensionally shaped sawing tools formed in a circular, part-circular, circular-section, oblong or other shapes. The sawing tools may preferably be designed for use with rotary oscillating drives. In principle, however, other sawing tools, such as circular saw blades, cutting blades (serrated), jigsaw blades and saber saw blades can advantageously be produced in the manner according to the invention.
Vorzugsweise wird ein Stahlblech mit einer Stärke von höchstens 1,0 mm, vorzugsweise von höchstens 0,9 mm, weiter bevorzugt von höchstens 0,8 mm verwendet.Preferably, a steel sheet having a thickness of at most 1.0 mm, preferably at most 0.9 mm, more preferably at most 0.8 mm is used.
Durch die Verwendung derartig dünner Stahlbleche lassen sich Sägewerkzeuge herstellen, die speziell zur Verwendung mit drehoszillierenden antreibbaren Handwerkzeugmaschinen geeignet sind.The use of such thin steel sheets makes it possible to produce sawing tools which are particularly suitable for use with rotary oscillating drivable hand-held power tools.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass auch mit derartig dünnen Blechstärken eine sichere Verfahrensführung gewährleistet werden kann, ohne dass die Gefahr von Rissbildungen oder Lochbildungen besteht. Beim in der Automobiltechnik bekannten Presshärten werden in der Regel Bleche mit einer Stärke von 1,5 bis 2,0 mm eingesetzt.Surprisingly, it has been shown that even with such thin sheet thicknesses a safe process management can be ensured without the risk of cracking or pinholing. When known in the automotive press hardening sheets are generally used with a thickness of 1.5 to 2.0 mm.
Dagegen besteht bei der Verwendung von dünneren Blechen grundsätzlich immer die Gefahr der Riss- bzw. Lochbildung.In contrast, there is always the risk of cracking or hole formation when using thinner sheets.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei nur geringen Umformgraden, wie sie im Bereich von Abkröpfungen auftreten, auch mit dünnen Blechen eine sichere Verfahrensführung möglich ist.However, it has been shown that with only small degrees of deformation, as they occur in the range of offsets, a safe process management is possible even with thin sheets.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein Stahlblech aus einem Stahl verwendet, der etwa 0,22 bis 0,25 Gew.-% C, 0,25 bis 0,35 Gew.-% Si, 1,2 bis 1,4 Gew.-% Mn und 0,005 Gew.-% B enthält.According to a preferred embodiment of the invention, a steel sheet of a steel is used, which contains about 0.22 to 0.25 wt .-% C, 0.25 to 0.35 wt .-% Si, 1.2 to 1.4 wt .-% Mn and 0.005 wt .-% B contains.
Hierbei kann es sich um ein Stahlblech aus 22MnB5 handeln. Auch Stähle ähnlicher Zusammensetzung sind geeignet, die von den Firmen ArcelorMittal, Benteler, Thyssen-KruppSteel bzw. Voestalpine unter den Marken USIBOR®, BTR165®, MBW® bzw. PHS-Ultraform® vertrieben werden.This may be a 22MnB5 steel sheet. Also steels of similar composition are suitable, which are marketed by the company ArcelorMittal, Benteler, Thyssen-Krupp Steel and Voestalpine under the brands USIBOR ®, BTR165 ®, MBW ® or PHS Ultraform ®.
Mit derartigen Stählen lassen sich hochfeste Sägewerkzeuge mit Zugfestigkeiten herstellen, die größer als 1200 N/mm2 sind, und bis zu 1500 N/mm2 oder mehr sein können.Such steels can be used to produce high strength saw tools with tensile strengths greater than 1200 N / mm 2 and up to 1500 N / mm 2 or more.
Zum Presshärten wird der Rohling vorzugsweise zunächst auf eine Temperatur von etwa 880°C bis 950°C aufgeheizt und austenitisiert.For press hardening, the blank is preferably first heated to a temperature of about 880 ° C to 950 ° C and austenitized.
Beim nachfolgenden Presshärten im Presswerkzeug wird der Rohling innerhalb von etwa 15 bis 60 Sekunden auf eine Temperatur von etwa 150°C bis 250°C abgekühlt.During the subsequent press-hardening in the pressing tool, the blank is cooled to a temperature of about 150 ° C. to 250 ° C. within about 15 to 60 seconds.
Hierzu wird ein gekühltes Presswerkzeug verwendet, mit dem die notwendige Abkühlgeschwindigkeit gewährleistet ist, um die martensitische Härtung insbesondere im Schneidenbereich zu gewährleisten. Geeignete Abkühlgeschwindigkeiten sind aus den spezifischen ZTU-Diagrammen für die verwendete Stahlsorte entnehmbar.For this purpose, a cooled pressing tool is used, with which the necessary cooling speed is ensured in order to ensure the martensitic hardening, especially in the cutting area. Suitable cooling rates can be deduced from the specific ZTU diagrams for the steel grade used.
Die Verzahnung an der mindestens einen Schneide kann gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung nach dem Presshärten, vorzugsweise durch Schleifen oder durch Laserschneiden, erzeugt werden.The toothing on the at least one cutting edge can be produced according to a first embodiment of the invention after the press hardening, preferably by grinding or by laser cutting.
Gemäß einer alternativen Ausführung der Erfindung wird die Verzahnung an der mindestens einen Schneide bereits am Rohling erzeugt und nach dem Presshärten lediglich nachbearbeitet. Auch dies kann wiederum etwa durch Schleifen oder mittels einer Laserbehandlung erfolgen.According to an alternative embodiment of the invention, the toothing on the at least one cutting edge is already produced on the blank and only post-processed after press hardening. Again, this can be done for example by grinding or by means of a laser treatment.
Hierdurch wird die Herstellung weiter vereinfacht bzw. kostengünstiger gestaltet.As a result, the production is further simplified or designed more cost-effective.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird am Befestigungsbereich eine Befestigungsöffnung ausgetrennt, die zur Befestigung an einer Antriebseinrichtung ausgebildet ist.According to a further embodiment of the invention, a mounting opening is cut off at the attachment area, which is designed for attachment to a drive device.
Vorzugsweise ist die Befestigungsöffnung zur Befestigung an einer oszillierenden antreibbaren Antriebseinrichtung, vorzugsweise an einer drehoszillierend antreibbaren Antriebsspindel, ausgebildet.Preferably, the attachment opening for attachment to an oscillating drivable drive device, preferably on a rotationally oscillating drivable drive spindle, is formed.
Das Zuschneiden des Rohlings und das Austrennen der Befestigungsöffnung kann beispielsweise mittels Stanzen, Fräsen, Erodieren und/oder mittels Laserstrahlung durchgeführt werden.The cutting of the blank and the removal of the attachment opening can be carried out for example by means of punching, milling, erosion and / or by means of laser radiation.
Soweit erforderlich können hierbei auch weitere Ausschnitte/Öffnungen im Sägewerkzeug erzeugt werden.If necessary, further cutouts / openings in the sawing tool can be produced as far as necessary.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann während des Presshärtens auch eine Abkröpfung erzeugt werden, was vorzugsweise am Übergang zwischen dem Befestigungsbereich und dem Arbeitsbereich erfolgt.As already mentioned above, an offset can also be generated during press hardening, which is preferably at the transition between the attachment area and the work area.
Weiterhin können beim Presshärten Bereiche mit unterschiedlichen Materialstärken, insbesondere am Befestigungsbereich und/oder am Arbeitsbereich erzeugt werden.Furthermore, areas with different material thicknesses, in particular at the attachment area and / or at the work area, can be produced during press hardening.
Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Materialstärke im Arbeitsbereich geringer ist als die Materialstärke im Befestigungsbereich. Während die Materialstärke im Arbeitsbereich möglichst gering sein soll, um ein gutes Schneidverhalten zu ermöglichen, kann es sinnvoll sein, im Befestigungsbereich eine größere Materialstärke vorzusehen.It is particularly preferred in this case if the material thickness in the work area is less than the material thickness in the attachment area. While the material thickness should be as low as possible in the work area to allow a good cutting behavior, it may be useful to provide greater material thickness in the attachment area.
Weiter bevorzugt wird ferner während des Presshärtens zusätzlich zur Schneide auch ein die Befestigungsöffnung umschließender Bereich gehärtet.Further preferably, during the press-hardening, in addition to the cutting edge, a region enclosing the fastening opening is also hardened.
Durch diese Maßnahmen wird der Gefahr eines Ausschlagens der Befestigungsöffnung entgegengewirkt, die potentiell im Falle der Verwendung einer Befestigungsöffnung zur formschlüssigen Verbindung mit einer Werkzeugspindel besteht. Auch ergibt sich eine größere Stabilität des Sägewerkzeuges.By these measures, the risk of a rash of the mounting hole is counteracted, which is potentially in the case of using a mounting hole for positive connection with a tool spindle. Also results in a greater stability of the sawing tool.
Durch die Erfindung wird ferner ein Sägewerkzeug mit einem Befestigungsbereich zur Befestigung an einer Antriebseinrichtung, und mit einem Arbeitsbereich, an dem mindestens eine Schneide vorgesehen ist, bereitgestellt, wobei das Sägewerkzeug aus einem zumindest im Bereich der Schneide durch Presshärten martensitisch gehärteten Stahlblech besteht.The invention further provides a sawing tool having a fastening region for attachment to a drive device, and having a working region on which at least one cutting edge is provided, wherein the sawing tool consists of a steel sheet hardened by martensitic hardening at least in the region of the cutting edge.
Hierbei ist vorzugsweise am Befestigungsbereich eine Befestigungsöffnung vorgesehen, die zur Verbindung mit einer drehoszillierend antreibbaren Antriebsspindel einer Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist.In this case, a fastening opening is preferably provided on the attachment region, which is designed for connection to a rotationally oscillating drivable drive spindle of a hand tool machine.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung wird während des Presshärtens mindestens eine Prägung, ein Hinterschnitt und/oder eine Vertiefung, insbesondere in Form einer Nut zur Spanabfuhr, in das Stahlblech eingebracht.According to a further embodiment of the invention, at least one embossment, an undercut and / or a depression, in particular in the form of a groove for chip removal, is introduced into the steel sheet during the press-hardening process.
Durch eine Prägung ergibt sich eine Versteifung des Werkzeugs. Hierdurch können auch Resonanzen beim Betrieb des Werkzeugs mit hoher Frequenz unterdrückt werden. Durch einen Hinterschnitt erhöht sich die Schneidleistung des Werkzeugs. Eine Vertiefung, insbesondere in Form einer Nut, kann zur verbesserten Spanabfuhr diesen.By embossing results in a stiffening of the tool. As a result, resonances during operation of the tool with high frequency can be suppressed. An undercut increases the cutting performance of the tool. A recess, in particular in the form of a groove, can for improved chip removal this.
Durch das Presshärten lassen sich Prägungen, Hinterschnitte und/oder Vertiefungen, insbesondere Nuten zur Spanabfuhr, ohne Zusatzaufwand herstellen. Bei herkömmlichen Herstellungsverfahren ist dies entweder gar nicht möglich oder mit hohen Kopsten verbunden.By press hardening, embossments, undercuts and / or depressions, in particular grooves for chip removal, can be produced without additional effort. In conventional manufacturing processes, this is either not possible or associated with high head.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem während des Presshärtens mindestens ein Hinterschnitt (
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem während des Presshärtens mindestens eine Vertiefung (
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.It is understood that the features of the invention mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the invention.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. Show it:
Das drehoszillierend antreibbare Handwerkzeug
Im dargestellten Fall ist das Sägewerkzeug
Durch eine gestrichelte Linie ist in
Ein derartiges kreisförmiges Sägewerkzeug ist in
Aus
Vorzugsweise ist die Stärke des Sägewerkzeuges
Auf diese Weise ist die Stärke des Sägewerkzeuges
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Sägewerkzeuge
Das Sägewerkzeug
Beim Presshärten wird das Sägewerkzeug
Der Verfahrensablauf ist in
Zunächst wird Stahlblech
Anschließend werden die Rohlinge
An die Austenitisierung schließt sich das eigentliche Presshärten in einer Presse
Für den Stahl 22MnB5 liefert das ZTU-Diagramm beispielsweise eine kritische Abkühlgeschwindigkeit vok von über 27 K/s, eine Martensitstarttemperatur MS von etwa 390°C, eine Martensitfinishtemperatur Mf von etwa 190°C und eine Ac3-Temperatur (oberhalb von Ac3 liegt ausschließlich Austenit vor) von etwa 800°C.For the 22MnB5 steel, for example, the ZTU diagram provides a critical cooling rate vok of over 27 K / s, a martensite start temperature MS of about 390 ° C, a martensite finish temperature Mf of about 190 ° C and an A c3 temperature (above A c3) excluding austenite) of about 800 ° C.
Im Falle der Verwendung von 22MnB5 erfolgt im Presswerkzeug eine Abkühlung auf etwa 190°C etwa innerhalb von 20 bis 40 Sekunden. In the case of using 22MnB5 cooling takes place in the pressing tool to about 190 ° C approximately within 20 to 40 seconds.
Nach dem Presshärten ist lediglich eine Nachbehandlung der bereits vorher ausgestanzten Sägezähne notwendig. Dies kann gemäß
Alternativ kann auch auf ein vorheriges Ausstanzen verzichtet werden und die Verzahnung ausschließlich in der Nachbehandlung gemäß
Es versteht sich, dass die Form der Sägewerkzeuge in weiten Grenzen an den Bedarf angepasst werden kann.It is understood that the shape of the sawing tools can be adapted within wide limits to the needs.
Weiterhin kann das Zuschneiden der Rohlinge und das Austrennen der Befestigungsöffnungen auch mittels anderer Verfahren durchgeführt werden, etwa mittels Laser, Erodieren oder Fräsen.Furthermore, the cutting of the blanks and the removal of the mounting holes can also be performed by other methods, such as by laser, eroding or milling.
Durch das Presshärten können auch Prägungen, Hinterschnitte und/oder Vertiefungen, insbesondere in Form von Nuten zur Spanabfuhr, ohne Zusatzaufwand in das Werkzeug eingebracht werden. Diese vorteilhaften Zusatzmerkmale von Sägewerkzeugen in Verbindung mit oszillierenden Antrieben lassen sich bei herkömmlichen Herstellungsverfahren entweder gar nicht, oder nur mit hohem Aufwand, z. B. durch Schleifen, herstellen.As a result of the press-hardening process, embossments, undercuts and / or depressions, in particular in the form of grooves for chip evacuation, can also be introduced into the tool without additional effort. These advantageous additional features of sawing tools in conjunction with oscillating drives can be in conventional manufacturing processes either not at all, or only with great effort, for. B. by grinding.
In
Bei einer Prägung
In
In
Durch einen Hinterschnitt
In
Die erfindungsgemäßen Sägewerkzeuge zeichnen sich durch eine besonders hohe Festigkeit und Standzeit aus.The sawing tools according to the invention are characterized by a particularly high strength and service life.
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