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Verfahren zum Ansetzen von Hartmetallschneiden an Werkzeuge aus Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansetzen von Hartmetallschneiden an Werkzeuge
aus Stahl, insbesondere an die äußeren Enden der Zahnvorderkanten von Sägebändern
oder -blättern, wobei an der Stelle des Werkzeuges, an der die Schneidkante anzubringen
ist, ein den Stahl an Härte übertreffendes Hartmetallstück durch Elektroschweißung
unter gleichzeitiger Anpressung befestigt wird.
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Bei bekannten Verfahren ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten, einerseits,
um die relativ kleinen Hartmetallstücke zu verarbeiten, und andererseits, um eine
verläßliche Schweißverbindung zu erzeugen.
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Diese Nachteile lassen sich erfindungsgemäß dadurch ausschalten, daß
das Hartmetallstück von einer die eine Schweißelektrode bildenden und im Querschnitt
der Dicke des mit Schneide zu versehenden Werkzeugteiles angepaßten Hartmetallstange
gewonnen wird; die mit ihrem Ende gegen die mit Schneide zu versehende Stelle des
Werkzeuges gedrückt wird und von der nach der Verschweißung eine den Schneidenabmessungen
entsprechende Länge abgetrennt wird.
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Vorzugsweise erfolgt die Verschweißung an der-Stirnfläche der Hartmetallstange:
`- Es ist bekannt, auf Zifferblättern von Uhren kleine. Haltestifte dadurch aufzuschweißen,
daß man einen kontinuierlich von einer Rolle abgezogenen Draht im Widerstandsschweißverfahren
an den Zifferblättern befestigt und nach dem Verschweißen abtrennt. Es handelt-sich
hier aber nicht nur um technisch -weit auseinanderliegende Gebiete, sondern es sind
`beim Erfindungsgegenstand - völlig andere Faktoren zu berücksichtigen als bei den
erwähnten Zifferblatthaltestiften. Haltestifte .von Zifferblättern bestehen aus
relativ weichem Metall und sind-vergleichsweise klein gegenüber- den relativgroßflächigen
Hartmetallblättchen von Schneidewerkzeugen. Die Haltestifte an Zifferblättern lassen
sich anspitzen, um in der -Schweißzone einen großen übergangswiderstand zu erzeugen,
während Hartmetallblättchen, für Werkzeugschneiden mit einer relativ :großen Fläche
aufgebracht werden müssen und sich nur mit besonderen Vorrichtungen, nämlich mit
Diamantscheiben, abtrennen lassen: Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darauf
gerichtet, daß der der Schweißstelle benachbarte Teil des Werkzeuges unmittelbar
nach dem Anschweißen der Hartmetallstange durch entsprechende Einstellung des Schweißstromes
spannungsfrei geglüht wird.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen und den Zeichnungen. In diesen zeigt - F i g.1 eine
perspektivische Ansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Abschnittes-eines Sägebandes oder -blattes, . Fi.g: 2 " eine Seitenansicht eines
fertigen Sägezahmes in stark vergrößertem Maßstabe, .
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° F i g. _3 : einen Querschnitt gemäß der Schnittebene 3-3 der"Fi"g.2;
," . -Fg.4 und 5_ Seitenansichten eines Zahnes eines; Sägebandes oder -blattes zur
Erläuterung des erfindungsgemäßen ' Üefestigungsverfahrens von Karbidstücken, -welche
die Schneide " des Zahnes- bilden, an dem 2.13n; _ _ ` ' F i g. 6 einen Querschnitt
gemäß- der Schnittlinie; 6=6 ,der F i g..5 -zur Erläuterung des nachfolgenden Verfahrensschrittes
bei dem Verfahren, den Sägezahn mit einer Karbidschneide oder -spitze zu versehen'
und . - .F i g. 7 eine _perspektivische,. Ansicht eines erfindungsgemäßen Schneidstahles
fr eine Drehbank oder eine sonstige Werkzeugmaschine. -Wie F i g. 1 bis 3 zeigen,
tragen die Zähne 7 ;des: beispielsweise nach dem erfindungsgemäßen -Ver-* fahren
hergestellten Sägebandes Karbidschneiden 6.7 Ihre Gesamtlänge vom äußeren Ende 8
bis zum inneren Ende 9 des Zahnes 7 übersteigt selten ein Drittel der Gesamtzahnhöhe.
Die Stirnfläche 11 der Karbidschneide ist flach und verläuft etwa parallel
zur Vorderfläche 12 des Zahnes. Die Dicke der Karbidschneide von der Stirnfläche
11 bis zum Rücken 13. ist am äußeren Ende 8 größer als am inneren Ende 9. Am inneren
Ende 9 greift die Karbidschneide jedoch auch in den Zahn ein, so daß sie fest verankert
ist. Die beiden Seiten 16 der Karbidschneide schließen
bündig mit
den Seiten des Zahnes ab. Die Verbindungszone 17 zwischen der Karbidschneide und
dem Zahn ist in der Zeichnung durch Punktierung kenntlich gemacht.
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Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Karbide bei der Befestigung
an dem Zahn in Form einer Stange vorliegen. Eine solche Stange von beispielsweise
60 cm. Länge hat vorzugsweise rechteckigen Querschnitt, -wobei die kleinere Abmessung
im wesentlichen gleich oder geringfügig größer als die Dicke des Sägeblattes oder
-bandes ist. Wenn z. B. das Sägeband eine Dicke von 0,8 mm hat, sollte die kleinere
Querabmessung der Karbidstange mindestens 0,8 mm betragen, während die längere Abmessung,
die die Länge der Karbidschneide bestimmt, .vorzugsweise etwa in- der Größenordnung
von 1 mm liegen sollte.
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Wie an sich bekannt, wird das Karbid durch Elektroschweißung mit dem
Stahlzahn verbunden. Da das Karbid jedoch zum Zeitpunkt der Anschweißung in Form
einer langen Stange vorliegt, ist der Schweißvorgang nicht nur wesentlich vereinfacht,
sondern auch automatisch durchführbar.
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Wie diese Schweißung vorgenommen wird, ist in den F i g. 4 und 5 gezeigt.
Die Karbidstange 18 wird von einem Halter 19 ümfaßt, der ähnlich ausgebildet ist
wie ein Spannfutter, welches in der einen Richtung eine Relativbewegung zwischen
der Stange und dem Halter in Längsrichtung der Stange ermöglicht und Längsbewegungen
in entgegengesetzter Richtung verhindert. Dieser spannfutterartige Halter 19 wird
von einem Schlitten 20 getragen, der auf einer parallel zur Stange verlaufenden
stationären Führung 21 verschoben werden kann.
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Der spannfutterartige Halter 19 kann gegenüber seinem Schlitten 20
'axial um einen kleinen Betrag hin und her bewegt werden und nimmt bei den jeweiligen
Vorwärtshüben, d. h. in F i g. 4 und 5 bei Hüben nach links, den Karbidstab 18 mit.
Während der rückläufigen Bewegung des Halters 19 bewegt sich die Stange
18 nicht mit, sondern wird an einer solchen Bewegung gehindert. Hierdurch
kann die Stange 18 schrittweise gegenüber dem Halter 19 vorbewegt
werden. Der Halter 19 kann mit seinem Schlitten 20 auf der Führung
21 vorgeschoben oder zurückgezogen werden, damit das Ende 18' der Stange
18 die Vorderfläche 12 eines Zahnes 7 in einer Stellung berühren kann, in der die
Karbidschneide an dem Zahn zu befestigen ist.
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Um eine exakte Ausrichtung zwischen der Karbidstange und den Zähnen
sicherzustellen, wird das gezahnte Sägeband oder -blatt in Backen 22 eingespannt,
in denen das Band schrittweise vorgeschoben werden kann.
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Der Halter 19 und die Backen 22 und damit die Karbidstange
bzw. das Sägeblatt oder -band sind mit den Klemmen eines Schweißstromerzeugers verbunden,
wie es in F i g. 4 schematisch angedeutet ist.
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Um das Verfahren durchzuführen, verwendet man eine automatische Steuerung
und Folgeschaltung. Dies geschieht dann wie folgt: Wenn die einzelnen Zähne 7 an
der Schneidenansetzstation zur Ruhe kommen und vom Halter 22 erfaßt werden, läuft
der Schlitten 20 auf seiner Führung 21 vor, um das Ende 18' der Karbidstange gegen
den äußeren Endteil der Vorderfläche 12 des Zahnes zu bewegen. Auf Grund der Relativanordnung
des Halters 19 und der Backen 22 wird die Karbidstange so ausgerichtet, daß ihre
beiden gegenüberliegenden Seitenflächen auf die Seiten des Zahnes ausgerichtet oder
zumindest mit geringem Abstand parallel dazu eingestellt werden, wenn die Stange
geringfügig dikker als das Sägeband ist. Die Oberkante der Stange schneidet mit
der durch die Vorderfläche 12 und die Hinterflanke 15 begrenzten oberen Ecke des
Zahnes ab oder liegt geringfügig darüber.
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Nach Einschalten des Antriebes und der Schweißstromquelle ergeben
sich folgende Wirkungen: 1. Die Karbidstange läuft vor, bis sie den Stahlzahn berührt.
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2. Der von der Karbidstange beaufschlagte Zahnteil wird auf Schmelztemperatur
und der unmittelbar benachbarte Zahnteil auf Verformungs- oder Schmiedetemperatur
erwärmt.
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3. Die Stange läuft mit zuvor festgelegter Kraft weiter vor, so daß
das Ende der Stange den auf Schmelztemperatur befindlichen Zahnteil durchdringt
und fest an dem benachbarten Teil des Stahlzahnes, der nur plastisch verformbar
gemacht oder auf Schmiedetemperatur gebracht ist, zur Anlage kommt.
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4. Zur Beseitigung von inneren Spannungen im Stahl wird die Verbindungsstelle
spannungsfrei geglüht.
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Diese Arbeitsgänge erfolgen so schnell aufeinander, daß drei und mehr
Karbidschneiden je Minute angebracht werden können. Der Vorschub der Karbidstange
zur Berührung des Zahnes und auch zum Eindringen in den Zahn, nachdem der Schweißstrom
den der übergangsstelle benachbarten Teil des stählernen Zahnes auf die richtige
Temperatur gebracht hat, wird durch den Schlitten 20 bewirkt. Das Spannungsfreiglühen
des Stahlzahnes oder, korrekter gesagt, des Zahnteiles, der dem geschmolzenen Zahnteil
zwischen Karbidstange und Zahn benachbart ist, erfolgt durch entsprechende Einregelung
des Schweißstromes. -Somit erfolgen das Schweißen und Spannungsfreigfühen ohne jede
Unterbrechung unmittelbar aufeinander, so daß die Karbidstange fest mit dem Stahlzahn
verschweißt wird und hinter der geschmolzenen Verbindungsstelle eine Zone von spannungsfreiem
Stahl mit einer Rockwellhärte R, 58 entsteht.
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Bei Beginn wird das freie Ende 18' der Karbidstange so beschnitten,
daß deren Vorderfläche parallel zur Vorderfläche 12 des Zahnes verläuft, damit die
anfängliche Berührung eine Flächenberührung wird. Während des kräftigen Hineindrückens
der Stange in den Stahlzahn werden das Ende 18' der Stange verformt und der angrenzende
Teil des Zahnes bei 23 gestaucht. Die Stange dringt am Außenrand tiefer in den Zahn
ein als am Innenrand mit dem Ergebnis, daß die Grenzschicht oder Verbindungsstelle
zwischen dem Ende der Karbidstange und dem Stahlzahn nicht parallel zur Vorderfläche
12 des Zahnes verläuft, sondern, wie dargestellt, einen gekrümmten Verlauf nimmt.
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Zwischen den aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen wird die Stange parallel
zur Vorderfläche 12 des Zahnes an der gestrichelten Linie L der F i g. 5
vorzugsweise mit einer mit Diamanten besetzten, entsprechend beweglich gelagerten
Trennscheibe 24 abgetrennt. Bevor jedoch die Stange abgeschnitten wird, zieht man
den Halter 19 gegenüber der Stange bis in die in F i g. 5 gestrichelt angedeutete
Lage zurück. Diese Entfernung, um die der Halter zurückgezogen
wird,
ist gleich der Dicke der Karbidspitze plus Breite der Kerbe, die die Trennscheibe
erzeugt. Da die Dicke der Trennscheibe praktisch die Karbidstangenabfallmenge festlegt,
muß die Trennscheibe so dünn wie irgend möglich ausgebildet werden. Die beschriebene
Rückzugsbewegung des Halters 19 gegenüber der Stange wird von dem spannfutterartig
ausgebildeten Halter ermöglicht, weil die Stange zu diesem Zeitpunkt fest mit dem
Zahn verbunden ist. Der Schlitten 20 und der Halter 19 mit der Karbidstange werden
so weit zurückgezogen, daß das Sägeband oder -blatt entsprechend der gewählten Teilung
vorbewegt werden kann, um den nächsten Zahn in die Schneidenansetzposition zu bringen,
worauf dann der vorbeschriebene Arbeitsablauf wiederholt wird.
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Es ist hier wichtig, daß das Anbringen der Karbidschneiden mit minimalem
Karbidabfall erfolgt, weil Karbide keineswegs billig sind.
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Nachdem alle Zähne eines Sägebandes oder -blattes mit Karbidschneiden
versehen worden sind, werden sie in üblicher Weise nachbearbeitet, d. h. geformt,
geschränkt und gegebenenfalls wärmebehandelt.
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Vorzugsweise erfolgt das Anschweißen der Karbidstange an die einzelnen
der Karbidstange gegenübergestellten Zähne innerhalb einer inerten Atmosphäre, beispielsweise
in einer Schutzgasatmosphäre von Argon oder Helium, welches man der Schweißzone
in üblicher Weise zuführt.
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Obwohl die Erfindung in Verbindung mit der Herstellung von Sägeblättern
beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, daß die Erfindung auch bei
anderen Schneidwerkzeugen, wie Fräsern, Bohrern, Schneidstählen u. dgl., verwendbar
ist. F i g. 7 der Zeichnung zeigt einen Schneidstahl, dessen Karbidschneide 6' an
einen Stahlschaft 7' angeschweißt wurde. Die Beschreibung verwendet den Ausdruck
»Karbid« als Beispiel für beliebige Hartmetallschneiden-Werkstoffe.