DE19625509A1 - Werkzeugkomponente - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Werkzeugkomponenten.

Ein Verbundschleifmittelkompakt besteht aus einem Schleifmittel­ kompakt, der mit einem Sintercarbidsubstrat verbunden ist. Der Schleifmittelkompakt wird im allgemeinen ein Kompakt aus Diamant oder kubischem Bornitrid sein. Solche Verbundschleifmittelkompakts finden in der Industrie ausgedehnte Verwendung und sind in der Patentliteratur beschrieben und erläutert.

In der Patentliteratur ist eine Werkzeugkomponente beschrieben, die einen Schleifmittelkompakt umfaßt, der entlang einer Grenzfläche mit stufenförmigem Aufbau mit einem Sintercarbidsubstrat verbunden ist. Beispiele für solche Literaturstellen sind die US-Patente Nr. 4,784,023, 4,997,049 und 5,351,773.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Werkzeugkomponente bereitgestellt, umfassend einen Schleifmittelkompakt mit flacher Arbeitsoberfläche, der eine Schneidkante und eine entlang einer Grenzfläche mit einem Sintercarbidsubstrat verbundene gegenüber­ liegende Oberfläche aufweist, eine Aussparung, die sich von der Grenzfläche her in das Sintercarbidsubstrat hinein erstreckt, mit Schleifmittelkompakt gefüllt ist und einen mittleren Teil und einen äußeren Teil, der flacher als der mittlere Teil ist und im Grundriß wenigstens eine im wesentlichen keilförmige Struktur definiert, aufweist, wobei die Struktur ein schmales Ende, das mit der Seitenfläche der Komponente zusammenfällt, und Seiten, die sich in die Komponente hineinerstrecken und vom schmalen Ende her ausein­ anderlaufen, aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung definiert der äußere Teil im Grundriß drei im wesentlichen keilförmige Struktu­ ren. Ein Beispiel für eine Form, die solche Strukturen ergibt, ist eine, bei der der äußere Teil im Grundriß eine im wesentlichen dreieckige Form hat.

Weiterhin gemäß der Erfindung umfaßt ein Abbauhammer einen länglichen Körper, dessen eines Ende so angepaßt ist, daß es in einer Trägerstruktur, wie einer Trommel, untergebracht werden kann, und ein gegenüberliegendes Arbeitsende, wobei in das Arbeitsende eine Werkzeugkomponente einmontiert ist, wie sie oben beschrieben ist, so daß einem zu schneidenden Substrat eine Schneidkante dargeboten wird, wobei die Schneidkante mit dem schmalen Ende einer keilförmigen Struktur der Werkzeugkomponente zusammenfällt.

Fig. 1 zeigt einen Grundriß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine seitliche Schnittansicht entlang der Geraden 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Grundriß einer zweiten Ausführungsform der Erfin­ dung.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer Werkzeugkomponente, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, die in einen Abbauhammer einmontiert ist.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Abbauhammers von Fig. 4.

Das schmale Ende der Struktur in der Werkzeugkomponente der Erfindung kann durch einen Teil der Schneidkante definiert sein, d. h. ein gekrümmtes Profil haben, oder kann durch einen Punkt in der Schneidkante definiert sein. Im allgemeinen und im Falle eines Abbauhammers, wie er oben beschrieben ist, wird die Schneidkante der Werkzeugkomponente, die zum Schneiden eines Substrats verwendet wird, mit dem schmalen Ende der Struktur zusammenfallen. In der Praxis wird also die dünnere Kompaktschicht auf beiden Seiten des schmalen Endes schneller verschlissen, was zu einer schärferen, effektiveren Schneidwirkung führt.

Der mittlere Teil wird im allgemeinen vollständig von dem äußeren Teil umgeben sein. Die Form des mittleren Teils kann variieren, wird jedoch im Grundriß typischerweise kreisförmig oder dreieckig sein. Der mittlere Teil ist tiefer als der äußere Teil. Es wurde gefunden, daß diese Anordnung eines tieferen Teils, der von einem flacheren Teil umgeben ist, das Auftreten von Rissen oder von Absplitterungen in der Arbeitsoberfläche des Schleifmittelkompakts während der Verwendung der Werkzeugkomponente bei einer schneiden­ den Tätigkeit reduziert.

Die Werkzeugkomponente der Erfindung wird typischerweise die Form eines geraden Kreiszylinders haben. Es sind auch andere Formen möglich, aber für viele Anwendungen, insbesondere als Schneid­ einsätze für Blattmeißel oder Abbauhämmer, ist die Form eines geraden Kreiszylinders die bevorzugte Form.

Bei dem Schleifmittelkompakt kann es sich um jeden in der Technik bekannten handeln, es wird jedoch typischerweise ein Diamantkom­ pakt, auch als PCD bekannt, oder ein Kompakt aus kubischem Bornitrid, auch als PCBN bekannt, sein. Der Schleifmittelkompakt kann unimodal sein, d. h. die bei der Herstellung verwendeten Teilchen haben alle im wesentlichen die gleiche mittlere Größe, oder er kann multimodal sein, d. h. die bei der Herstellung verwendeten Teilchen haben einen Bereich mittlerer Größen.

Der Sintercarbid für das Substrat wird irgendein in der Technik bekannter sein, wie Sinterwolframcarbid, Sintertitancarbid, Sintertantalcarbid, Sintermolybdäncarbid oder Gemische davon.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform. Eine Werkzeugkomponente umfaßt ein Sinter­ carbidsubstrat 10 mit einer damit verbundenen Schicht 12 aus Schleifmittelkompakt. Die Schicht 12 aus Schleifmittelkompakt um­ faßt eine obere flache Arbeitsoberfläche 14, die eine Schneidkante 16 um ihren Umfang herum definiert, und eine gegenüberliegende Oberfläche, die entlang der Grenzfläche 18 mit der Oberfläche des Sintercarbidsubstrats verbunden ist.

In das Substrat 10 hinein erstreckt sich eine Aussparung 20, die mit dem Schleifmittelkompakt gefüllt ist. Der die Aussparung 20 füllende Schleifmittelkompakt ist derselbe wie der der Schicht 12 und bildet eine Einheit damit. Die Aussparung 20 hat einen kreis­ förmigen mittleren Teil 22 und einen flacheren äußeren Teil 24, der den mittleren Teil 22 vollständig umgibt. Der äußere Teil 24 hat eine im wesentlichen dreieckige Form mit den Seiten 26, 28 und 30. Zwischen den Seiten 26, 28 und 30 sind Bereiche 32,34 und 36 der Schneidkante 16 definiert. Das Dreieck definiert also drei im wesentlichen keilförmige Strukturen mit schmalen Enden 32, 34 und 36 und auseinanderlaufenden Seiten 26, 28 sowie 28, 30 bzw. 30, 26.

Fig. 3 zeigt einen Grundriß einer zweiten Ausführungsform einer Werkzeugkomponente. In dieser Figur tragen gleiche Teile wie die der durch die Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform gleiche Bezugszahlen. Der Unterschied bei dieser Ausführungsform ist, daß der mittlere Teil 22 eine im wesentlichen dreieckige Form hat.

Die oben erläuterten Werkzeugkomponenten finden eine besondere Anwendung bei Abbauhämmern und Blattmeißeln. Die Verwendung einer Werkzeugkomponente, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, in einem Abbauhammer wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 umfaßt ein Abbauhammer einen länglichen Körper 40 mit einem Ende 42, das so geformt und angepaßt ist, daß es von einer Trägerstruktur, wie einer Trommel (nicht gezeigt), aufgenommen werden kann, und ein Arbeitsende 44. Das Arbeitsende 44 hat eine schräge flache Oberfläche 46, auf der eine Werkzeugkomponente 48 montiert ist. Das Arbeitsende 44 ist auf beiden Seiten 50 der Werkzeugkomponente in bekannter und üblicher Weise weggeschnitten.

Die Art und Weise, in der die Werkzeugkomponente auf der Oberfläche 46 montiert ist, ist wichtig. Die Drehrichtung des Abbauhammers bei der Verwendung ist in Richtung des Pfeiles 52, wie man in Fig. 5 erkennt. Die Montierung der Werkzeugkomponente auf der Oberfläche 46 ist so, daß sich einer der schneidenden Bereiche 32, 34 oder 36 der Schneidkante 16 oben befindet; dies ist die Kante, die einem Substrat zugewendet ist, das geschnitten oder geschliffen wird. Die dünnere Kompaktschicht auf beiden Seiten des keilförmigen Ab­ schnitts, der zum Schneiden dargeboten wird, wird schneller ver­ schlissen als der Keil selbst, was zu einer schärferen und effek­ tiveren Schneidwirkung führt. So wird zum Beispiel die Schneidkante im Bereich 34 (Fig. 4) langsamer verschlissen als die Kompaktbe­ reiche beiderseits davon, was zu einer effektiveren Schneidwirkung führt.

Mit fortschreitendem Verschleiß wird immer mehr Schleifmittelkom­ pakt entfernt, so daß schließlich der mittlere Teil 22 bloßgelegt wird. Dieser Bereich wird wegen der Erhöhung der Dicke der Diamant­ schicht eine höhere Verschleißfestigkeit haben als der umgebende Bereich.

Es wurde außerdem gefunden, daß die Stufenstruktur der Aussparung das Auftreten von Rissen oder von Absplitterungen in der Arbeits­ oberfläche der Schleifmittelkompaktschicht reduziert.

Die Werkzeugkomponente der Erfindung kann nach in der Technik be­ kannten Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel wird ein Sinter­ carbidkörper eine Aussparung aufweisen, in der die gewünschte Stu­ fenstruktur gebildet ist. Die zur Bildung des Schleifmittelkompakts notwendigen Schleifmittelteilchen werden dann in die Aussparung gebracht. Dadurch entsteht ein unverbundenes Gefüge, das einer erhöhten Temperatur und erhöhtem Druck ausgesetzt werden kann, die geeignet sind, den Schleifmittelkompakt zu erzeugen. Diese Bedingungen sind wohlbekannt und sind zum Beispiel in den oben besprochenen US-Patentschriften beschrieben.

Claims (12)

1. Werkzeugkomponente, umfassend einen Schleifmittelkompakt mit flacher Arbeitsoberfläche, der eine Schneidkante um seinen Umfang herum und eine entlang einer Grenzfläche mit einem Sintercarbidsubstrat verbundene gegenüberliegende Oberfläche aufweist, eine Aussparung, die sich von der Grenzfläche her in das Sintercarbidsubstrat hinein erstreckt, mit Schleif­ mittelkompakt gefüllt ist und einen mittleren Teil und einen äußeren Teil, der flacher als der mittlere Teil ist und im Grundriß wenigstens eine im wesentlichen keilförmige Struk­ tur definiert, aufweist, wobei die Struktur ein schmales Ende, das mit der Seitenfläche der Komponente zusammenfällt, und Seiten, die sich in die Komponente hineinerstrecken und vom schmalen Ende her auseinanderlaufen, aufweist.

2. Werkzeugkomponente gemäß Anspruch 1, wobei der äußere Teil im Grundriß drei im wesentlichen keilförmige Strukturen definiert.

3. Werkzeugkomponente gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der äußere Teil im Grundriß eine im wesentlichen dreieckige Form hat.

4. Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das schmale Ende durch einen Teil der Schneidkante definiert ist.

5. Werkzeugkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das schmale Ende durch einen Punkt in der Schneidkante definiert ist.

6. Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die die Form eines geraden Kreiszylinders besitzt.

7. Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mittlere Teil im Grundriß kreisförmig ist.

8. Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der mittlere Teil im Grundriß im wesentlichen drei­ eckig ist.

9. Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der äußere Teil den mittleren Teil vollständig umgibt.

10. Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schleifmittelkompakt ein Kompakt aus Diamant oder kubischem Bornitrid ist.

11. Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Sintercarbid für das Substrat aus Sinterwolfram­ carbid, Sintertitancarbid, Sintertantalcarbid, Sinter­ molybdäncarbid und Gemischen davon ausgewählt ist.

12. Abbauhammer, umfassend einen länglichen Körper, dessen eines Ende so angepaßt ist, daß es in einer Trägerstruktur unter­ gebracht werden kann, und ein gegenüberliegendes Arbeits­ ende, wobei in das Arbeitsende eine Werkzeugkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche einmontiert ist, so daß einem zu schneidenden Substrat eine Schneidkante dargeboten wird, wobei die Schneidkante mit dem schmalen Ende einer keilförmigen Struktur der Werkzeugkomponente zusammenfällt.