DE19622822A1 - Messer zum Schneiden von Glas oder glasähnlichen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Messer zum Schneiden von Glas oder glasähnlichen Stoffen, die sich bei hohen Tempe­ raturen in einem zähflüssigen Zustand befinden, vorzugs­ weise zum Scherschneiden von aus der Schmelze kommenden hochviskosen Glassträngen.

Glas ist eine amorphe erstarrte Masse von Silicat­ gemischen.

Zur Herstellung von Glas werden die Ausgangsrohstoffe wie Quarzsand, ein Flußmittel und Zusätze wie Kalk, Blei, Zink, etc. gemischt und zu einer Schmelze erwärmt, die dann zur weiteren Umformung zu Glasgefäßen wie Flaschen, Röhrenkörpern oder sonstigen Behälterformen in einem Strang abgezogen wird, der vor der weiteren Formgebung zu den gewünschten Glaskörper abschnittsweise geschnitten werden muß. Entsprechendes gilt für glasähnliche Körper wie Glaskeramiken. Der jeweils zu schneidende Schmelz­ strang besitzt Temperaturen, die im Bereich von 1000 bis 1500°C liegen, denen erfahrungsgemäß die Schneidmesser ausgesetzt werden müssen. Zum Schneiden von zähflüssigen heißen Strängen werden zwei keilförmige Messer, deren Schneiden einander zugewandt sind, im Abstand, den soge­ nannten Scherspalt, aneinander vorbei bewegt, wobei es zur Abscherung des Werkstoffes kommt. Als Messerwerkstoff werden Stahl, Stellite, Keramik oder Hartmetall einge­ setzt.

Um eine lokale Überhitzung der Messer im Schneidenbereich zu verhindern, die zu einem partiellen Werkstoff-Ausglühen führen kann und die das Werkzeug unbrauchbar macht, werden nach dem Stand der Technik die Messer mit einem Kühl­ schmierstoff, der von außen an die Schnittstelle geführt wird, bestäubt. Hiermit soll verhindert werden, daß es zwischen dem Messerwerkstoff und dem zu schneidenden Produkt zu Verklebungen in Form von schichtweisen Anlage­ rungen kommt. Eine optimale Dosierung der äußeren Kühl­ schmierstoffzugabe ist abhängig von dem Messerwerkstoff, der Schneidenkontur, der Messertemperatur beim Schneiden, der Temperatur des zu schneidenden Stranges, dem zu schneidenden Strangwerkstoff sowie der Strangform und der Schnittgeschwindigkeit. Nachteiligerweise kann eine gleichmäßige Kühlung des Messers, insbesondere der Messer­ schneidkante schon deshalb nicht erreicht werden, weil vor und während des Zerteilens am Messer unterschiedliche Temperaturverhältnisse vorliegen. Die Auswahl eines Messerwerkstoffes mit geringer Leitfähigkeit kann hier nur bedingt Abhilfe schaffen.

Es ist auch schon versucht worden, mittels Kühlung des Messerträgers lokale Überhitzungen des Schneidmessers, insbesondere an der Schneide einzudämmen, was jedoch eben­ falls zu keinen nennenswerten Standzeitverbesserungen der Messer führte, selbst dann nicht, wenn über interne, im Messerblock angeordnete Kühlmittelbohrungen von Kühl­ flüssigkeit durchströmt waren.

Beim Schneiden von zähflüssigen, heißen Glassträngen ist es zu den auch erforderlich, daß die Messer beim Zerteilen eine untere Temperaturgrenze nicht unterschreiten, da zu kalte Messerschneiden eine lokale Teil-Erstarrung des Glasstranges verursachen können, die auch in die weitere Formgebung hineingetragen werden und zu unerwünschten Glasinstabilitäten, Schlierenbildungen oder ähnlichen Defekten führen. Aus mit zu kalten Messern geschnittenen Glassträngen hergestellte Endprodukte können derzeit nur als Ausschußware ausgesondert werden.

Eine Vorrichtung zur Überschnitteinstellung an Glasscher­ messern wird beispielsweise in der DD 2 48 705 A3 beschrieben.

Es ist Aufgabe der vorliegende Erfindung, das Messer der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine mög­ lichst gleichmäßige Temperierung der Messerschneide, ins­ besondere in Form einer Kühlung zur Vermeidung lokaler Überhitzungen, mit dem Ziel einer Standzeitverbesserung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch das Messer nach Anspruch 1 gelöst, das erfindungsgemäß durch eine im Messerkörper integrierte Kühlmittelleitung gekennzeichnet ist, die im wesentlichen parallel entlang der Messerschneide verläuft. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß jedwede Kühl­ flüssigkeit ungeachtet ihrer chemischen Zusammensetzung verwendbar ist und kontinuierlich dosiert während der gesamten Schneidvorgänge in größtmöglicher Nähe zur Schneide des Messers dosiert zugeführt werden kann. Auf­ grund der Tatsache, daß die Kühlflüssigkeit in einer geschlossenen Kühlleitung geführt wird, sind chemische Reaktionen der Kühlflüssigkeit mit dem Werkstück oder dem Werkzeug, dem Messer, ebenso ausgeschlossen wie uner­ wünschte Temperaturgradienten sowohl an der Werkstück­ schnittstelle wie auch am Messer selbst. Durch entspre­ chende Temperierung der durch die Kühlmittelleitung geführten Flüssigkeit kann bei Bedarf auch eine Vorwärmung des Messers erfolgen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat schließlich den Vorteil, daß der Messerwerkstoff hin­ sichtlich der gewünschten Härte, Verschleißfestigkeit, Temperaturbeständigkeit sowie anderer gewünschter Eigen­ schaften, und die geometrische Messerausgestaltung belie­ big gewählt werden können ohne darauf achten zu müssen, daß die Geometrie und der Messerwerkstoff zur Vermeidung einer lokalen Überhitzung geeignet sind, einen hinrei­ chenden Wärmeabtransport zu gewährleisten. Die im Bereich der Messerschneide entstehende Wärme wird unmittelbar über die durch die Kühlmittelleitung geführte Flüssigkeit abge­ führt. Bei nicht linearen Messerschneiden, wie sie häufig verwendet werden, folgt die Kühlmittelleitung den Messer­ schneidenkonturen, vorzugsweise in jeweils zur Messer­ schneide äquidistantem Abstand. Einschränkungen ergeben sich nur insoweit wie die keilförmige Verjüngung der Mes­ ser zur spitzen Schneidkante technisch vorgegeben ist und die im Messerkörper integrierte Kühlmittelleitung ohne Änderung der Außenform des Messers integriert sein muß. Bei den gängigen nach dem Stand der Technik verwendeten Messerwerkstoffen reicht die Wärmeleitfähigkeit dieser Werkstoffe jedoch aus, um an der Messerschneide bei ent­ sprechend dosierter Kühlmitteldurchflußmenge die gewünschte Temperierung vorzunehmen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den unter Ansprüchen beschrieben. So wird nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung die Kühlmittelleitung in den Messerkörper einge­ bettet, vorzugsweise mit jeweils gleichem Abstand zur Mes­ serober- und zur Messerunterseite. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Messerkörper ein aus zwei Teilen hergestellter Verbundkörper, bei dem die Kühlmittelbohrungsinnenwandung im Verbindungsbereich der beiden Teile liegt. Vorzugsweise ist die Kühlmittelleitung entweder durch eine nutförmige Ausnehmung eines der beiden Teile oder durch zwei nutförmige Ausnehmungen in beiden Teilen gebildet. Dies beutet, daß der flache Messerkörper aus zwei Flachprofilen, die miteinander verbunden werden, zusammengesetzt ist, wobei die im Verbindungszustand zur Verbundanlage kommenden (Innen-)Flächen oder auch nur eine Innenfläche jeweils Ausnehmungen besitzen, die die Zufuhr, den Durchfluß parallel entlang der Schneide und den Abfluß des Kühlmittels gewährleisten. Die Kühlmittelzuflußöffnung und die Kühlmittelabflußöffnung können im hinteren Schneidmesserbereich oder auch im Messerträger liegen, wobei durch ent­ sprechende Bohrungen einen von der Kühlmitteleinlaßöffnung zur Kühlmittelauslaßöffnung führenden Leitungsverlauf sor­ gen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Messer auf pulvermetallurgischem Weg vorgeformt und anschließend durch Sintern und/oder Heißpressen herge­ stellt. Beim pulvermetallurgischen Vorpressen können dem späteren Kühlleitungsverlauf entsprechende Nuten dem Roh­ ling eingepreßt werden, deren Durchmesser entsprechend dem zu erwartenden Sinterschwund gewählt wird. Die so vor­ gepreßten jeweiligen Messerhälften werden vor dem Sintern oder Heißpressen aneinandergelegt und durch das Fertig­ pressen oder Sintern verbunden. Alternativ hierzu ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung ebenso möglich, einen einheitlichen vorgepreßten Rohling herzustellen, bei dem durch vorheriges Einbringen von beim abschließenden Sin­ tern ausschmelzbare Platzhaltern die Kühlmittelleitung vorgegeben wird.

Als Messermaterial kann auch die nach dem Stand der Tech­ nik bekannten Sorten zurückgegriffen werden, vorzugsweise werden Hartmetalle, Cermets oder auch keramische Werk­ stoffe verwendet. Eine erfindungsgemäß bevorzugt im Betracht kommende Hartmetallegierung besteht aus 94 Massen% WC, Rest Co., wobei von einer Feinstkorn- oder Ultrafeinstkorn-Ausgangsmischung < 5 µm ausgegangen wird, die in nach dem Stand der Technik bekannter Weise ge­ mischt, zu einem Rohling vorgepreßt und anschließend gesintert wird.

Bevorzugte Messerschneidenprofile sind Teilkreis-, V- oder U-förmig, jeweils in Draufsicht betrachtet. Grundsätzlich kann jedoch auf beliebige Schneidenprofile wie beispiels­ weise auch Sägezahnprofile zurückgegriffen werden, wobei der Kühlleitungsverlauf im wesentlichen dem Profilverlauf folgt, es sei denn, es wird ein feinzahniges Profil gewählt, bei dem dann aus herstellungstechnischen Gründen ein Kühlleitungsverlauf gewählt wird, der dann einer Um­ hüllenden des kleinzahnigen Profils in parallelen Abstand zur Schneidkante folgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich­ nungen dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Schneidmesser mit V-förmiger Messerschneide und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht dieses Messers.

Das in Fig. 1 dargestellt Schneidmesser 10, das an einem nicht dargestellten Messerträger befestigt wird, besitzt einen sich zur Messerschneide 11 verbreitende Messer­ körper. Die Messerschneide 11 ist im wesentlichen V-förmig ausgebildet. Im hinteren Messerbereich sind im Abstand voneinander ein Kühlmitteleinlauf 12 und ein Kühlmittel­ auslauf 13 angeordnet, die mit jeweiligen Anschlüssen mit Zu- und Abfuhrleitungen verbunden sind. Die erfindungs­ gemäße Kühlmittelleitung, die in der Draufsicht gesehen etwa W-förmige Gestalt hat, führt in kleinstmöglichem Abstand entlang der Messerschneide 11 vorbei und folgt deren Verlauf.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Messerkörper 10 an sei­ nem vorderen Ende zur Messerschneide 11 keilförmig ausge­ bildet, wobei die Keilfläche 15 eben oder konvex gekrümmt sein kann. Bedingt durch die Keilform und um einen mög­ lichst geringen Abstand der Kühlmittelleitung 14 zur Messerschneide 11 zu schaffen, ist der Abstand der Kühl­ mittelleitung 14 zur Messerbodenfläche 16 kleiner als zur Messerdachfläche. Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Messer ist aus 2 Teilen 18, 19 hergestellt, an deren jeweiligen Innenseiten nutförmige Ausnehmungen 20, 21 eingebracht sind, die in der in Fig. 2 dargestellten Weise nach dem Zusammenfügen der beiden Teile 18, 19 zu dem Messerkörper die Kühlmittelleitung 14 bilden.

Zur Herstellung des Messerkörpers 10 sind aus entspre­ chenden Hartmetallmischungen Teile 18, 19 durch Vorpressen hergestellt worden, die anschließend aneinander gelegt und fertiggesintert werden, so daß ein einheitlicher Verbund­ körper entsteht. Der Kühlmitteleinlauf 12 und der Kühl­ mittelauslauf 13 werden anschließend über entsprechende flanschartige Stopfen mit Zu- und Ablaufleitungen ver­ bunden, nachdem der Messerkörper 10 auf einem Halter in einer Schneidvorrichtung befestigt worden ist.

Claims (8)

1. Messer zum Schneiden von Glas oder glasähnlichen Stoffen, die sich bei hohen Temperaturen in einem zähflüssigen Zustand befinden, vorzugsweise zum Scherschneiden von aus der Schmelze kommenden hoch­ viskosen Glassträngen, gekennzeichnet durch eine im Messerkörper (10) integrierte Kühlmittelleitung (14), die im wesentlichen parallel entlang der Messe­ schneide (11) verläuft.

2. Messer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (14) in den Messerkörper (10) eingebettet ist, vorzugsweise mit jeweils gleichem Abstand zur Messerober- und zur Messerunterseite.

3. Messer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Messerkörper ein aus 2 Teilen (18, 19) hergestellter Verbundkörper ist, bei dem die Kühlmittelbohrungsinnenwandung im Verbindungsbereich der beiden Teile liegt.

4. Messer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelleitung (14) entweder durch eine nut­ förmige Ausnehmung eines der beiden Teile (18, 19) oder durch zwei nutförmige Ausnehmungen (20, 21) in beiden Teilen gebildet ist.

5. Messer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer auf pulver­ metallurgischem Weg vorgeformt und anschließend durch Sintern und/oder Heißpressen hergestellt worden ist.

6. Messer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer aus einem Hartmetall, einem Cermet, einem Stahl oder einer Keramik besteht.

7. Messer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Messer aus einem Hartmetall mit 94 Massen-% WC, Rest Co besteht.

8. Messer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Messerschneide Teilkreis-, V- oder U-förmig ist.