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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schneidplatte, die mit einem Rotor verbunden ist, der in Reaktion auf die Betätigung eines Motors arbeitet, und insbesondere für eine Schneidplatte zum Schneiden oder Verarbeiten verschiedener Arten von Hartteilen und Werkstücken wie Metall, Steinen, Edelsteinen, Verbundstoffen und Formteilen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Schneidplatte.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Allgemein besteht eine Schneidplatte, wie sie beispielsweise aus der
DE 202 03 238 U1 bekannt ist, aus einem Legierungskörper, der Diamantpartikel enthält. Der Diamantpartikel enthaltende Legierungskörper ist ein Verbundkörper, der hergestellt wird, indem ein Eisenmetallpulver mit einem Karbidpulver versintert wird. Wie im Stand der Technik bekannt, wird der Diamantpartikel enthaltende Legierungskörper für Werkzeuge zum Schneiden oder Bohren von Metallen und Steinen benutzt, da er eine äußerst hohe Härte und eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit aufweist.
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Eine Schneidplatte dieses Typs ist an einen Rotor geschweißt, der mit einer Drehwelle eines Motors verbunden ist und sich entsprechend der Betätigung des Motors in eine bestimmte Richtung dreht. Die Schneidplatte, die mit dem Rotor verbunden ist, wird mit einem Werkstück in Kontakt gebracht, um dieses zu schneiden. Im Folgenden wird die Schneidplatte auch als ein „Segment” bezeichnet, und der Rotor wird auch als „Schaft” bezeichnet.
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Der Schaft besteht im Allgemeinen aus Stahl, und die Schneidplatte wird hergestellt, indem ein Gemisch aus Metallpulver und Diamantpartikeln bei sehr hoher Temperatur und sehr hohem Druck versintert werden. Die Schneidplatte besteht im Allgemeinen aus einer superharten Legierung, wie oben erwähnt. Die Verfahren zum Herstellen dieser Elemente sind jedoch allgemein bekannt und sollen daher nicht weiter beschrieben werden.
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Wie in 1 der begleitenden Figuren gezeigt, weist eine übliche Schneidplatte 10a eine vorbestimmte Breite ihres inneren und äußeren Umfangs in Längserstreckung auf. Bei der Schneidplatte 10a sind Diamantpartikel mit einem Metallpulver vermischt. Wie in 2 gezeigt, weist eine Schneidplatte 10b Schneidkanten 11 auf, die an ihrer oberen und unteren Kante ausgebildet sind.
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Die Schneidkanten 11 können in einer Richtung in gleichen Abständen angeordnet sein, oder als ein Gitternetz geformt sein.
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Da die Schneidplatte 10a mit den mit Metallpulver vermischten Diamantpartikeln Nachteile wie eine geringe Schneidkraft und eine geringe Abriebfestigkeit aufweist, wird heutzutage im Allgemeinen eine mit Schneidkanten 11 versehene Schneidplatte benutzt.
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Diese Schneidkanten 11 brechen jedoch aufgrund ihrer Form leicht ab. Es kommt daher häufig vor, dass eine Schneidplatte 10, von der ein Teil abgebrochen ist, oder der Rotor, mit dem die Schneidplatte 10 verbunden ist, ersetzt werden müssen.
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Es besteht also das Problem, dass die Schneidplatte 10a, deren Lebensdauer ausgezeichnet ist, eine geringe Schneidkraft aufweist, während die Schneidplatte mit ausgezeichneter Schneidkraft eine geringe Lebensdauer aufweist.
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Die eingangs bereits erwähnte
DE 202 03 238 U1 offenbart ein Schleifwerkzeug, bei dem ein Schleifbelag eine Mischung von Schleifkörpern und Schleifpartikeln enthält. Die Schleifkörper sind als Kornhohlkugeln ausgebildet. Ferner enthält der Schleifbelag harte und minder harte Schleifmittel, wobei letztere an der äußeren Oberfläche der Kornhohlkugeln angeordnet sind. Die harten Schleifmittel bilden die Schleifpartikel.
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Die
WO 96/15869 A1 zeigt eine Schneidplatte zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, bei der auf der der Schneidkante gegenüberliegenden Seite von Ausnehmungen eine über den Spanflächenabschnitt überstehende Spanformstufe angeordnet ist. Die Spanfläche weist im Bereich der kalottenförmigen Ausnehmungen einen neutralen oder negativen Spanwinkel bezüglich der Schneidplattenebene auf.
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Die
DE 199 43 006 A1 zeigt eine Schneidplatte, die an einem Werkzeughalter drehbar festgelegt ist und mindestens fünf als Schneidkanten ausgebildete Außenkanten zur Bearbeitung der Werkstücke aufweist. Mindestens eine Außenkante wird dabei von einer Abflachung der Außenfläche der Schneidplatte gebildet. In den Werkzeughalter können wahlweise eine oder zwei Schneidplatten eingeführt und befestigt werden, wo bei entweder eine bogenförmig oder eine gerade ausgebildete Schneidkante in Bearbeitungsposition gebracht werden.
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Aus der
DE 10 2004 016 819 B3 ist ein Schneidsegment für Werkzeuge, wie Bohrkronen, Sägeblätter oder Trennscheiben bekannt, das mit einer Befestigungsbasis und mit einer dieser gegenüberliegenden Schneidfläche versehen ist. Zur Verbesserung eines derartigen Schneidsegments weist die Schneidfläche wenigstens zwei Flächenabschnitte auf, die stufenförmig zueinander versetzt sind.
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Ein mehrschneidiges Fräswerkzeug mit Schneidplatten für das direkte Formstoff-Fräsen ist aus der
DE 102 47 715 A1 bekannt. Ein Fräskronenkörper dieses Werkzeugs ist mit einer umfangsverteilten Kronenverzahnung versehen, die in Richtung der Längserstreckung des Fräskronenkörpers axial verlaufende Schlitze aufweist. Diese sind mit entsprechend der Schlitzbreite dimensionierten, im Wesentlichen rechteckigen, lösbar angeordneten Schneidplatten bestückt.
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Die
US 4,860,722 A offenbart Diamant-Schneideinsätze, die auf einer ihrer Oberflächen mit Sacklöchern versehen sind und deren Formgebung und Verteilung so bemessen ist, dass alle Querschnittsabschnitte rechtwinklig zur Längsachse des Werkzeuges vollständige, gleichflächige Oberflächen bilden, die in einem konstanten Verhältnis mit der Fläche des Nennquerschnittes des Werkzeuges unabhängig vom Grad des Verschleißes stehen.
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Die
JP 2002 273 662 A offenbart ein umweltfreundliches Fräswerkzeug, bei dem ein Schneideinsatz aus einem kupfer-, nickel- und zinkfreien Metallpulver besteht.
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Aus der
JP 11 099 478 A schließlich ist ein Schleifwerkzeug mit diamant-basierten Schneideinsätzen bekannt, die komplex geformte Einschnitte, Hinterschneidungen und Schrägflächen aufweisen.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der beschriebenen Probleme des Stands der Technik getätigt, weshalb die vorliegende Erfindung eine Schneidplatte bereitstellt, die nicht allein eine verbesserte Schneidkraft zum Schneiden oder Bearbeiten von Werkstücken aufweist, sondern auch eine erhöhte Lebensdauer.
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Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Schneidplatte bereit, die Werkstücke mit einer verringerten Kontaktfläche schneiden oder bohren kann.
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Technische Lösung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schneidplatte bereitgestellt, die mit einem Rotor verbunden ist, der in Reaktion auf die Betätigung eines Motors arbeitet, um ein Werkstück zu schneiden oder zu bearbeiten. Die Schneidplatte weist mehrere erste Schneidausnehmungen auf, die an einer oberen und einer unteren Kante einer Fläche der Schneidplatte ausgebildet sind, die in Kontakt mit dem Werkstück gelangt; und mehrere zweite Schneidausnehmungen, die in Draufsicht mit den ersten Schneidausnehmungen alternierend angeordnet sind, wobei die zweiten Schneidausnehmungen kegelförmig sind.
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Bei der Schneidplatte der Erfindung sind die ersten Schneidausnehmungen halbkegelförmig.
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Bei der Schneidplatte der Erfindung weisen die ersten Schneidausnehmungen in Draufsicht die Form eines umgekehrten U oder eine Halbkreisform auf.
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Bei der der Schneidplatte der Erfindung sind die ersten Schneidausnehmungen und die zweiten Schneidausnehmungen an der Oberseite und der Unterseite der Schneidplatte angeordnet, derart, dass sie relativ zueinander versetzt angeordnet sind.
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Die Schneidplatte der Erfindung kann ferner eine Schneidöffnung aufweisen, die an der Fläche der Schneidplatte ausgebildet ist, die in Kontakt mit dem Werkstück gelangt, oder an einer anderen Fläche der Schneidplatte, die mit dem Rotor verbunden ist.
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Bei der Schneidplatte der Erfindung umfasst der Rotor ein Rad, das mit einer Drehwelle des Motors verbunden ist, wobei mehrere Schneidplatten in vorbestimmten Abständen an Außenumfangsabschnitte des Rotors geschweißt sind.
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Bei der Schneidplatte der Erfindung umfasst der Rotor einen Hohlzylinder, der am oberen Mittelabschnitt mit einer Drehwelle des Motors verbunden ist, und am unteren Ende geöffnet ist, wobei mehrere Schneidplatten in vorbestimmten Abständen an untere Endabschnitte des Rotors geschweißt sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Schneidplatte bereitgestellt. Das Verfahren weist folgende Schritte auf Vermischen von Metallpulver und Diamantpartikeln; Füllen eines Gemischs aus Metallpulver und Diamantpartikeln in eine Form und Pressen des Gemischs unter Verwendung einer kegelförmigen Presse, um erste und zweite Schneidausnehmungen darin auszubilden; und Erwärmen des Gemischs, um es zu härten, wobei das Metallpulver nach Gewicht aus 90% bis 95% Co und 5% bis 10% Ag besteht.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 und 2 sind perspektivische Ansichten, die übliche Schneidplatten zeigen;
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schneidplatte gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist eine Vorderansicht, die die Schneidplatte gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schneidplatte gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Schneidplatte gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 ist eine Draufsicht, die Schneidplatten der Erfindung zeigt, die an einen radförmigen Rotor gekoppelt sind; und
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8 ist eine Draufsicht, die Schneidplatten der Erfindung zeigt, die an einen zylinderförmigen Rotor gekoppelt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 200, 300
- Schneidplatte
- 101, 201
- Innenumfang
- 102, 202
- Außenumfang
- 102a, 202a, 302a
- obere Kante
- 102b, 202b, 302b
- untere Kante
- 111a, 111b, 211a, 211b, 311
- erste Schneidausnehmung
- 112a, 112b, 212a, 212b, 312a, 312b
- zweite Schneidausnehmung
- 120, 130
- Rotor
- 313
- Schneidöffnung
- 314
- Nut
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Beste Art der Ausführung der Erfindung
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Im Folgenden sollen unter Bezugnahme auf 3 bis 8 der begleitenden Figuren der Aufbau, die Verwendungsweisen und die Herstellungsverfahren von Schneidplatten 100, 200 und 300 der Erfindung beschrieben werden.
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Zunächst werden je nach Anwendung allgemein zwei Typen von Schneidplatten 100, 200 und 300 hergestellt, nämlich zum Schneiden von Werkstücken mit der Schneidplatte 100 und zum Bohren von Werkstücken mit den Schneidplatten 200 und 300.
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In der nachfolgenden Beschreibung entspricht die Schneidplatte 100 zum Schneiden von Werkstücken der ersten Ausführungsform der Erfindung, während die Schneidplatten 200 und 300 zum Bohren von Werkstücken jeweils der zweiten bzw. dritten Ausführungsform der Erfindung entsprechen.
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Wie in 3 und 4 gezeigt, weist die Schneidplatte 100 der ersten Ausführungsform einen bogenförmigen Innen- und Außenumfang 101 und 102 auf, um Werkstücke zu schneiden. Das heißt, die Längskanten der Schneidplatte 100 sind bogenförmig. Die Schneidplatte 100 weist eine Breite von etwa 1 cm und eine Länge von etwa 2 cm bis 5 cm auf.
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Die Schneidplatte 100 weist erste Schneidausnehmungen 111a und 111b und zweite Schneidausnehmungen 112a und 112b auf. Die ersten Schneidausnehmungen 111a und 111b sind jeweils an der unteren bzw. oberen Kante 102a bzw. 102b der Schneidplatte 110 ausgebildet, und die zweiten Schneidausnehmungen 112a und 112b sind jeweils an der Ober- bzw. Unterseite der Schneidplatte 110 ausgebildet.
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Dabei sind die ersten Schneidausnehmungen 111a und 111b, die halbkegelförmig sind, fortlaufend an den Kanten der Schneidplatte ausgebildet. Die ersten Schneidausnehmungen 111a an der oberen Kante 102a der Schneidplatte 100 und die ersten Schneidausnehmungen 111b an der unteren Kante 102b der Schneidplatte 100 sind miteinander alternierend ausgebildet. Das heißt, die ersten Schneidausnehmungen 111a an der oberen Kante 102a sind wiederholt in der Form eines „V” ausgebildet, und die ersten Schneidausnehmungen 111b an der unteren Kante 102b sind wiederholt in der Form eines umgekehrten V (Λ) ausgebildet.
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Auf diese Weise weisen die ersten Schneidausnehmungen 111a und 111b an der oberen und der unteren Kante 102a und 102b in einer Seitenansicht von außen betrachtet die Form pyramidenförmiger Wellen auf.
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An der Oberseite und der Unterseite der Schneidplatte 100 sind mehrere zweite Schneidausnehmungen 112a und 112b ausgebildet. Alle zweiten Schneidausnehmungen 112a und 112b sind kegelförmig ausgebildet. in den beigefügten Figuren sind zwei Reihen der zweiten Schneidausnehmungen 112a ausgebildet, und zwar jeweils eine an der Ober- und Unterseite der Schneidplatte 100, fortlaufend in Längserstreckung derselben. Alternativ können auch drei oder vier Reihen zweiter Schneidausnehmungen 112a und 112b vorgesehen sein.
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Ferner sind bei den zweiten Schneidausnehmungen 112a und 112b die erste und zweite Reihe der Schneidausnehmungen 112a relativ zueinander versetzt angeordnet. Außerdem sind die zweiten Schneidausnehmungen 112b an der Oberseite der Schneidplatte 100 relativ zu den zweiten Schneidausnehmungen an der Unterseite der Schneidplatte 100 versetzt angeordnet. Das heißt, wenn die zweiten Schneidausnehmungen 112a und 112b in Längsrichtung geschnitten sind, entspricht die Form der zweiten Schneidausnehmungen 112a und 112b derjenigen der ersten Schneidausnehmungen 111a und 111b.
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Mehrere Schneidplatten 100 mit der oben beschriebenen Konfigurierung sind mit dem Außenumfang eines radförmigen Rotors 120 verbunden, wobei die Schneidplatten 100 in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Dabei wurden die Schneidplatten 100 durch Silberlöten mit dem Rotor 120 verbunden.
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Die einzelnen Schneidplatten 100 sind jeweils in einem Abstand im Bereich von Millimeter oder Zentimetern von benachbarten Schneidplatten angeordnet.
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Wie in 5 gezeigt, weist die Schneidplatte 200 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung eine bogenförmige Unter- und Oberseite auf und lässt sich daher zum Bohren von Werkstücken verwenden.
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Das heißt, in Bezug auf die Form der Schneidplatte 200, die in der entsprechenden Abbildung dargestellt ist, dient die Oberseite als der Außenumfang 201 und die Unterseite als der Innenumfang 202. Die Schneidplatte 200 weist eine Bogenform auf, wobei zwischen der Oberseite und der Unterseite eine gleichförmige Dicke festgelegt ist. Die Schneidplatte 200 weist außerdem erste Schneidausnehmungen 211a und 211b und zweite Schneidausnehmungen 212a und 212b auf. Die ersten Schneidausnehmungen 211a und 211b sind jeweils an der unteren bzw. oberen Kante 202a der Schneidplatte 200 ausgebildet, und die zweiten Schneidausnehmungen 212a und 212b sind jeweils an der Ober- bzw. Unterseite der Schneidplatte 200 ausgebildet.
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In der zweiten Ausführungsform weisen die ersten Schneidausnehmungen 211a und 211b und die zweiten Schneidausnehmungen 212a und 212b die gleiche Form auf wie in der ersten Ausführungsform. Daher verweist die Beschreibung der ersten Schneidausnehmungen 211a und 211b und der zweiten Schneidausnehmungen 212a und 212b der Schneidplatte 200 der zweiten Ausführungsform auf die vorangegangene Beschreibung der Schneidplatte 100 der ersten Ausführungsform.
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Alternativ können die ersten Schneidausnehmungen 211a und 211b in Draufsicht die Form eines umgekehrten „U” (Pi) aufweisen.
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Wie in 6 gezeigt, weist die Schneidplatte 300 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung eine bogenförmige Unter- und Oberseite auf und lässt sich daher verwenden, um Werkstücke zu bohren. Das heißt die Bogenform der Schneidplatte 300 ist im Wesentlichen die gleiche wie die der Schneidplatte 200 der zweiten Ausführungsform.
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Die dritte Schneidplatte 300 weist erste Schneidausnehmungen 311, zweite Schneidausnehmungen 312a und 312b und Öffnungen 313 auf. An dieser Stelle verweist die Beschreibung der ersten Schneidausnehmungen 311 und der zweiten Schneidausnehmungen 312a und 312b der Schneidplatte 300 der dritten Ausführungsform auf die vorstehende entsprechende Beschreibung der ersten und zweiten Ausführungsform. Allerdings können die zweiten Schneidausnehmungen 312a und 312b nur an der oberen Kante 302 der Schneidplatte 300 ausgebildet sein.
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Die Schneidöffnungen 313 sind am vorderen und hinteren Teil der Schneidplatte 300 vorgesehen.
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Die Schneidöffnungen 313 werden geformt, indem ein Teil der Schneidplatte 300 vertikal von der oberen Kante 302a zur unteren Kante 302b abgeschnitten wird, oder umgekehrt. In Draufsicht weist die Schneidplatte 300 aufgrund der Schneidöffnungen 313 eine „M”-Form auf.
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Der vordere Teil der Schneidplatte 300 ist eine Fläche, die mit Werkstücken in Kontakt gelangt, während der hintere Teil der Schneidplatte 300 eine Fläche ist, die mit dem Rotor verbunden ist.
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Ferner sind an der Vorderseite der Schneidplatte 300 mehrere vertikale Nuten 314 ausgebildet. Die Nuten 314 sind derart ausgebildet, dass sie durch den Mittelpunkt der ersten Schneidausnehmungen 311 und an Positionen zwischen den ersten Schneidausnehmungen 311 verlaufen. Die Nuten 314 dienen dazu, zu verhindern, dass die Schneidplatte 300 aufgrund von Reibungswärme zerbricht, die während des Bohrens eines Werkstücks in den ersten Schneidausnehmungen 311 erzeugt wird.
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Die Schneidplatte 100, 200, 300 der Erfindung wie oben beschrieben wird hergestellt, indem ein Gemisch aus Metallpulver und Diamantpartikeln versintert wird. Das Sinterverfahren für superharte Legierungen ist im Stand der Technik bekannt. In dieser Erfindung enthält das Metallpulver allerdings nach Gewicht 90% bis 95% Co und 5% bis 10% Ag.
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Bei dem Verfahren zum Herstellen der Schneidplatte 100, 200, 300 der Erfindung wird das Gemisch, das sich durch Vermischen des Metallpulvers mit den Diamantpartikel ergibt, unter einem vorbestimmten Druck in eine vorbestimmte Form verpresst. Dabei wird die Schneidplatte 100, 200, 300 unter Verwendung einer kegelförmigen Presse gepresst, wodurch die ersten Schneidausnehmungen 111a, 211a, 311 und die zweiten Schneidausnehmungen 111b, 211b geformt werden. Die Schneidöffnungen 313 und die Nuten 314 können gleichzeitig während dieses Vorgangs geformt werden, oder später unter Verwendung einer separaten Schneidemaschine.
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Sodann wird das gesinterte Gemisch erwärmt, um die Gesamtform der Schneidplatte 100, 200, 300 zu erhalten. Als nächstes wird die Fläche der Schneidplatte geschliffen, die in Kontakt mit einem Rotor gelangt, um Fremdkörper davon zu entfernen, und die Schneidplatte 100, 200, 300 wird durch Löten oder Laserschweißen an den radförmigen Rotor 120 oder den Bohrrotor 130 geschweißt.
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Mehrere Schneidplatten 100 der Erfindung, die gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten wurden, werden mit dem Außenumfang des radförmigen Rotors 120 verbunden und auf diese Weise dazu verwendet, Werkstücke wie Metall, Stein, Verbundstoffe, Formstücke und harte Substrate (oder Böden) zu schneiden.
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Wie in 8 gezeigt, sind mehrere Schneidplatten 200, 300 der Erfindung mit dem zylinderförmigen Rotor 130 verbunden. Das heißt, der Rotor ist an seinem oberen Mittelabschnitt mit einer Drehwelle eines Motors verbunden, und die Schneidplatten 200, 300 sind mit dem unteren Ende des Rotors 130 verbunden und sind in vorbestimmten Abständen voneinander angeordnet.
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Auf diese Weise können die Schneidplatten 200, 300 dazu benutzt werden, Werkstücke zu bohren, z. B. eine Wand oder ein hartes Substrat (oder einen Boden), wobei der Durchmesser des Bohrlochs vom Durchmesser des zylinderförmigen Rotors 130 bestimmt wird.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Wie oben erläutert, lässt sich die Schneidplatte der Erfindung dazu benutzen, Werkstücke zu schneiden oder zu bohren, wobei die Kontaktfläche mit den Werkstücken minimal bleibt. Ferner können in der Schneidplatte kegelförmige Ausnehmungen ausgebildet sein, wodurch sich die Schneidfähigkeit für Werkstücke erhöht.
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Darüber hinaus erleichtern die Schneidöffnungen und die Nuten in der Schneidplatte das Abführen von Fremdkörpern, die beim Schneiden oder Bohren von Werkstücken erzeugt werden.
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Zwar wurde zur Veranschaulichung eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen, wie er in den begleitenden Ansprüchen offenbart ist.
