DE1802360B2

DE1802360B2 - Rotierendes Schneidwerkzeug zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken und -stoffen

Info

Publication number: DE1802360B2
Application number: DE1802360A
Authority: DE
Inventors: Viktor Samsonovitsch Moskau Salukvadse
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-09-20
Filing date: 1968-10-10
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE1802360C3; US3557418A; GB1299898A; FR1599631A; DE1802360A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein rotierendes Schneidwerkzeug zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken und -stoffen und zur Herstellung von Pulvern, bei dem als Schneiden Drahtstücke dienen, die seitlich mittig zusammengedrückt und an den einen Enden durch ein Paar kegelstumpfförmiger Ringe zu einem Satz miteinander verbunden sind und mit den anderen freien Enden die Schneidflächen des Werkzeuges in Form einer Rotationsfläche bilden.

Die Erfindung kann am wirkungsvollsten bei der Entfernung von warmgewalztem Zunder und Rost zur Verleihung eines vorgegebenen Genauigkeitsgrades der Raumform der Werkstücksoberfläche sowie bei der Herstellung von Feinpulver verwendet werden.

Es sind rotierende Schneidwerkzeuge weitgehend bekannt, die zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken und -Stoffen dienen, beispielsweise Schleifscheiben und -bänder, die aber eine sehr niedrige Lebensdauer aufweisen, wodurch eine Automatisierung der Bearbeitungsvorgänge erschwert wird. Bei der Überarbeitung zäher Werkstoffe verschmieren diese Werkzeuge (setzen sich zu), rufen an der zu bearbeitenden Oberfläche Verbrennungen hervor, verschmutzen den abgelösten Span mit Schleifstaub und erschweren dessen wiederholte Benutzung, verunreinigen den umgebenden Raum mit Staub und fügen der Gesundheit des Bedienungspersonals Schaden zu.

Es sind auch rotierende Werkzeuge in Gastalt von Metallbürsten allgemein bekannt, bei denen als Schneiden Drahtstücke dienen, die mit ihren einen Enden die Werkzeugbearbeitungsfläche in Form einer Rotationsfläche bilden, während die anderen Enden der Drahtstücke miteinander fest verbunden sind. Derartige Werkstücke sind wenig leistungsfähig und weisen nur eine kurze Lebensdauer auf. Ist die Kraft beim

ίο Andrücken der Arbeitsfläche des Werkzeuges an die zu bearbeitende Oberfläche zu schwach, so gleiten die Drahtenden an dieser zu bearbeitenden Fläche entlang, wobei sie bei etwas stärkeren Anpreßdrücken in Folge der Ermüdungsspannungen zerstört werden. Auch können diese Werkzeuge nicht eine vorgegebene Rauhigkeit der zu bearbeitenden Werkstücksoberfläche ermöglichen.

Es ist auch eine Vorrichtung zum Reinigen und Polieren von Metallen bekannt (CH-PS 11906), bei welcher aus einzelnen V-förmig geknickten Bürstensträhnen gebildete Büschel als Borstenmaterial auf einem Drahtring aufgereiht und diese derart zu einem Satz vereinigten Büschel aus Bürstenmaterial unter Zwischenlegung von Gummischeiben zwischen Klemmscheibenpaaren eingespannte Rotationsflächen bilden.

Eine derartige Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß die einzelnen Büschel aus Bürstenmaterial sowohl an ihrem zu einem Satz zusammengefaßten Ende als auch an ihrem die Arbeitsfläche bildenden äußeren Ende sich über eine breite, nicht zusammengedrückte Fläche erstrecken, wodurch sich die nachteilige Wirkung ergibt, daß die äußeren, die Arbeitsfläche bildenden Enden der einzelnen Strähnen des Bürstenmaterials an ihrem freien Ende einen großen gegenseitigen Abstand aufweisen, so daß es nicht möglich ist, besonders widerstandsfähiges hartes Material zu bearbeiten.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches rotierendes Schneidwerkzeug zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken und -stoffen zu entwickeln, das bei der gegenüber den bekannten Werkzeugen dieser Art höheren Leistungsfähigkeit und Lebensdauer das Abheben der Oberflächenschicht von beliebig plastischen Werkstoffen sowie die Oberflächenbearbeitung von Werkstücken mit vorgegebenem Rauhigkeitsgrad gewährleisten würde.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Drahtstücke an den im Satz vereinigten Enden mittels des Paares kegelstumpfförmiger Ringe dicht mit ihren Seitenflächen aneinandergedrückt sind, während ein den Satz von Drahtstücken in der Nähe der freien Enden der Drahtstücke in Querrichtung derart zusammenpressendes Paar gegeneinander einstellbarer Ringe angeordnet ist, daß das Verhältnis der Summe der Stirnflächen der freien spanabhebenden Drahtenden zur ganzen, die Werkzeugschnittfläche bildenden Fläche 0,10 bis 0,93 beträgt.

Wünschenswerter Weise beträgt das Verhältnis der Länge der.Drahtstücke im Satz zum Durchmesser der einzelnen Drähte 0,015 bis 1,000 von dem Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul des Drahtwerkstoffes und dessen Festigkeits- bzw. Ermüdungsgrenze.

Die gestellte Aufgabe wird mit bestem Erfolg dadurch gelöst, daß im Satz von miteinander vereinigten und in Querrichtung zusammengepreßten Drahtstücken an dessen Seiten außer den als Schneiden dienenden

längeren Drahtstücken noch kürzere Drahtstücke mit eingeschlossen sind, deren Länge dabei in Richtung von der Werkzeugschneidfläche zu den Seiten des Satzes hin allmählich abebbt.

Durch eine solche Gestaltung weist lids erfindungsgemäße Werkzeug bei hoher Leistung des Bearbeitungsvorganges eine hohe Lebensdauer auf, gewährleistet das Abschneiden von dünnen Werkstoffschicliten (unier 1 mm Dicke), insbesondere bei zähen Werkstoffen und läßt eine bearbeitete Werkstücksoberfläche mit vorge- ι ο gebenem Rauhigkeitsgrad erzielen.

Dadurch, daß dieses Werkzeug einen dünnen Span abtrennt und ihn nicht verunreinigt, kann es erfolgreich zur Herstellung von Feinpulvern eingesetzt werden.

Die erwähnte Ausbildung des erfindungsgemäßen Werkzeuges, welche eine hohe Verschleißfestigkeit gewährleistet, ermöglicht es außerdem, auch den Bearbeitungsvorgang zu automatisieren.

In der Zeichnung ist eine nachfolgend näher erläuterte Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben, wobei das Werkzeug in seitlicher Ansicht teilweise im Schnitt dargestellt ist.

Das erfindungsgemäße Werkzeug weist ein auseinandernehmbares Gehäuse auf, dessen Teile 1, 2 so miteinander verbindbar sind, daß sich zwischen ihnen Drahtstücke 3 befinden, die an ihren einen Enden zu einem Satz vereinigt sind, und deren andere Enden als Schneiden dienen und eine in Form einer Rotationsfläche gestaltete Werkzeugschneidfläche A bilden.

Die Enden der im Satz vereinigten Drahtstücke 3 sind durch Schweißen miteinander verbunden, wobei sie erfindungsgemäß mit ihren Seitenflächen aneinander angedrückt sind, während die im Satz vereinigten Drahtstücke auf der übrigen Länge in Querrichtung zusammengepreßt sind.

Für das Zusammenpressen der im Satz vereinigten Drahtstücke 3 in Querrichtung dient ein Paar von Ringen 4, die seitlich am Satz der Drahtstücke angebracht werden, und die an der den im Satz vereinigten Drähten zugekehrten Seite eine kegelstumpfförmige Form aufweisen und mit den im Satz vereinigten Drahtstücken durch Schweißen, Kleben oder ein ähnliches Verfahren verbunden sind.

Solch ein Paar kegelstumpfföriniger Ringe 4 gewährleistet ein dichtes Anpressen der Seitenflächen der im Satz vereinigten Drahtstücke und eine erforderliche Dichte der gegenseitigen Lage der Stirnflächen der losen Drahtenden, die die Seitenfläche A des Werkzeuges bilden. Außerdem bilden diese Ringe 4 Elemente, mit denen die im Satz vereinigten Drahtstücke auf den so Gehäuseteilen 1 und 2 aufliegen.

Versuche haben ergeben, daß es zweckmäßig ist, die im Satz vereinigten Drahtstücke noch durch zusätzliche Ringpaare in Querrichtung zusammenzupressen. Dies erreicht man dadurch, daß die Teile 1 und 2 des auseinandernehmbaren Gehäuses ihrerseits Teile aufweisen, die ein weiteres Paar von Ringen 5 bilden, deren gegenseitige Annäherung mit Hilfe von Schraubenbolzen 6 einstellbar ist. Durch die Einstellung der Annäherung dieser Ringe erfolgt ein zusätzliches Zusammenpressen der im Satz vereinigten Drahtstücke.

Am Umfang des Werkzeuggehäuses ist noch ein Paar von Ringen 7 vorgesehen. Diese Ringe 7 sind durch Muttern 8 befestigt, mittels deren der Grad des Zusammenpressen ebenfalls reguliert werden kann, d. h. es kann die Dichte der gegenseitigen Lage der als Schneiden dienenden Stellflächen der im Satz vereinigten Drahtstücke verändert werden.

Dies wiederum erweitert die technologischen Verwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Werkzeuges, da erfindungsgemäß mit nur einem einzigen Werkzeug Werkstoffe mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften bearbeitet werden können.

Durch die Möglichkeit der Einstellung der Größe des Zusammenpressens wird außerdem die Lebensdauer des Werkzeuges verlängert, was dadurch erreicht wird, daß die anfängliche Dichte der gegenseitigen Lage der als Schneiden dienenden Stirnflächen der Drahtstücke 3 unabhängig vom Verschleiß derselben, d. h. von einer Verkürzung der Drahtstücke 3 beibehalten wird.

Zur Verlängerung der Lebensdauer der Werkzeuge trägt auch die Erfüllung der Bedingung bei, daß das Verhältnis der Länge der Drahtstücke 3 des Werkzeuges zu deren Durchmesser 0,015 bis 1,000 von dem Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul des jeweiligen Werkstoffes und dessen Ermüdungsgrenze beträgt.

Die Einhaltung dieser Bedingung ist besonders bei der Oberflächenbehandlung von schwer bearbeitbaren Werkstoffen erwünscht, wenn Oberflächenschichten von über 0,05 mm weggeschnitten werden.

Von einer nicht unwesentlichen Bedeutung für die Erhöhung der Verschleißfestigkeit des Werkzeuges ist es auch, daß in dem im Satz von miteinander verbundenen und in Querrichtung zusammengepreßten Drahtstücken 3 an deren Seiten außer den als Schneiden dienenden und die Schneidfläche A des Werkzeuges bildenden Drahtstücken noch kürzere Drähte mit eingeschlossen sind, welche die Abschnitte B bilden. Dabei nimmt die Länge dieser Abschnitte in Richtung von der Schneidfläche A zu den Seiten des Satzes hin allmählich ab.

Hierdurch wird ein Abbiegen der seitlich im Satz befindlichen Drahtstücke während der Arbeit des Werkzeuges verhindert.

Nachstehend werden Beispiele der versuchsmäßigen Verwendung des beschriebenen Werkzeuges angeführt:

Beispiel 1

Zur Entfernung von Zunder von der Oberfläche eines warmgewalzten Bandes aus legiertem Stahl wurde ein Werkzeug verwendet, das aus Siahi bestehende Drahtstücke von 0,2 mm Durchmesser und 50 mm Länge mit einem Elastizitätsmodul von E = 20 000 kp/mm² und einer Ermüdungsgrenze von 65 kp/mm² aufwies.

Das Verhältnis der Länge der Drahtstücke zu deren Durchmesser betrug 0,8 von dem Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul des Drahtwerkstoffes und dessen Ermüdungsgrenze. Dabei machte das Verhältnis der Summe von Stirnflächen der losen spanabhebenden Drahtenden zu dem ganzen Inhalt der Werkzeugschneidfläche A etwa 0,7 aus.

Nach der Bearbeitung wies die Oberfläche des Bandes einen metallischen Glanz auf und die Rauhigkeit derselben betrug etwa 0,6—2 μίτι. Die Betriebsdauer dieses Werkzeuges bis zum Verschleiß desselben betrug ungefähr 1000 Stunden.

Beispiel 2

Zur Entfernung einer entkohlten Metallschicht von etwa 0,8 mm Dicke von der Oberfläche eines runden Walzgutes wurde ein Werkzeug verwendet, das aus Stahl bestehende Drahtstücke von 0,9 mm Durchmesser und 75 mm Läng" mit einem Elastizitätsmodul von E = 20 000 kp/mm² und einer Ermüdungsgrenze von 10 kp/mm² aufwies. Das Verhältnis der Summe der

Stirnflächen der losen spanabhebenden Drahtenden zu dem ganzen Inhalt der Werkzeugschneidfläche machte dabei etwa 0,4 aus, während das Verhältnis zwischen der Länge der Drähte und ihrem Durchmesser 0,04 von dem Verhältnis des Elastizitätsmoduls des Drahtwerkstoffes zu dessen Ermüdungsgrenze betrug.

Nach der Bearbeitung durch dieses Werkzeug wies die Oberfläche des runden Walzgutes keine entkohlte Schicht mehr auf und die maximale Größe der Oberflächenrauhigkeit überstieg nicht ΙΟμίη. Der abgetrennte Metallspan hatte die Maße 0,7—0,2 mm und war nicht durch Fremdbeimischungen verunreinigt, so daß er erneut zum Schmelzen von Stahl verwendet werden konnte.

Beispiel 3

Zur Herstellung von Feinpulvern einer Aluminium-Magnesium-Legierung wurde ein Werkzeug verwendet, das erfindungsgemäß aus Stahl bestehende Drahtstücke 3 mit einem Durchmesser von 0,16 mm und einer Länge von 15 mm mit einem Elastizitätsmodul von E = 20 000 kp/mm² und einer Ermüdungsgrenze von 65 kp/mm² aufwies. Das Verhältnis der Summe der Stirnflächen der losen spanabhebenden Drahtenden zu dem ganzen Inhalt der Werkzeugschneidfläche A machte dabei etwa 0,8 aus, während das Verhältnis zwischen der Länge der Drahtenden und ihrem Durchmesser 0,5 von dem Verhältnis des Elastizitätsmoduls des Drahtwerkstoffes zu dessen Ermüdungsgrenze betrug.

Mit Hilfe dieses Werkzeuges wurde durch Abheben der Oberflächenschichten des Metalles ein Feinpulver mit einer Korngröße von unter 50 μπι hergestellt.

Beispiel 4

Zur Entfernung des Zunders und des Rostes von der Außenfläche von Rohren und zur Verleihung einer geeigneten Rauhigkeit dieser, wurde ein Werkzeuj verwendet, das erfindungsgemäß aus Stahl bestehend! Drahtstücke 3 mit einem Durchmesser von 0,5 mm un mit einer Länge von 65 mm mit einem Elastizitätsmodu des Metalles von E = 20 000 kp/mm² und einer Ermü dungsgrenze von 30 kp/mm² aufwies. Das Verhältnis de Summe der Stirnflächen der losen spanabhebender Drahtenden zu dem ganzen Inhalt der Werkzeug schneidfläche A machte dabei etwa 0,2 aus, während da

ίο Verhältnis zwischen der Länge der Drähte und ihren Durchmesser 0,1 von dem Verhältnis des Elastizitätsmo duls des Drahtwerkstoffes zu dessen Ermüdungsgrenze betrug.

Durch dieses Werkzeug wurde bei einer Drehge schwindigkeit desselben von ungefähr 100 U/min di Oberfläche des Rohres unter darauffolgendem dünnschichtigem Überziehen geputzt.

Bei der Ausführung derartiger Arbeiten zeigte diese: Werkzeug eine hohe Standsicherheit und eine ausreichende Lebensdauer (es war etwa 1000 Stunden in Betrieb).

Beispiel 5

Mit einem Werkzeug, das erfindungsgemäß aus Stahl bestehende Drahtstücke 3 von 0,7 mm Durchmesser und 60 mm Länge und ein Verhältnis zwischen der Sumnn der Stirnflächen der losen spanabhebenden Drahtenden zu dem ganzen Inhalt der Werkzeugschneidfläche von 0,7 aufwies, wurde die Oberflächenschicht von au Kunststoffen hergestellten Platten entfernt. Dabei war ein bestimmter Rauhigkeitsgrad der zu bearbeitenden Plattenflächen erforderlich. Die Oberflächen dieser Platten waren zum nachfolgenden Überziehen be stimmt. Zum besseren Anhaften des Überzuges a diesen Oberflächen wurde eine Rauhigkeit derselben bi zu 200 μίτι verliehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rotierendes Schneidwerkzeug zur Oberflächenbearbeitung von Werkstücken und -stoffen und zur Herstellung von Pulvern, bei dem als Schneiden Drahtstücke dienen, die seitlich mittig zusammengedrückt und an den einen Enden durch ein Paar kegelstumpfförmiger Ringe zu einem Satz miteinander verbunden sind und mit den anderen freien Enden die Schneidfläche des Werkzeuges in Form einer Rotationsfläche bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstücke (3) an den im Satz vereinigten Enden mittels des Paares kegelstumpfförmiger Ringe (4) dicht mit ihren Seitenflächen aneinandergedrückt sind, während ein den Satz von Drahtstücken in der Nähe der freien Enden der Drahtstücke (3) in Querrichtung derart zusammenpressendes Paar gegeneinander einstellbarer Ringe (7) angeordnet ist, daß das Verhältnis der Summe der Stirnflächen der freien spanabhebenden Drahtenden zur ganzen, die Werkzeugschnittfläche bildenden Fläche 0,10 bis 0,93 beträgt.

2. Rotierendes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge der Drahtstücke (3) im Satz zum Durchmesser der einzelnen Drähte 0,015 bis 1,000 von dem Verhältnis zwischen dem Elastizitätsmodul des Drahtwerkstoffes und dessen Ermüdungsgrenze beträgt.

3. Rotierendes Schneidwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Satz von miteinander vereinigten und in Querrichtung zusammengepreßten Drahtstücken (3) an dessen Seiten außer den als Schneiden dienenden längeren Drahtstücken (3) noch kürzere Drahtstükke mit eingeschlossen sind, deren Länge dabei in Richtung von der Werkzeugschneidfläche zu den Seiten des Satzes hin allmählich abnimmt.